[发明专利]一种燃料电池系统的可靠性仿真分析方法及系统

摘要

本发明公开了一种燃料电池系统的可靠性仿真分析方法及系统，方法具体步骤为：建立系统故障树，确定底层零部件故障率范围和失效概率函数，根据零部件故障率范围确定地产生相应sigma点和对应权值，确定每次仿真总时间，将总时间等分为时间段，代入一个sigma点数据，随机抽样产生每个零部件的失效概率，计算得出相应失效时间，结合系统故障树函数，得到系统故障时间，多次仿真后，统计故障时间数据，剔除超出偏差范围的仿真数据，根据每个sigma点代入仿真后的结果和相应权值，估计出系统可靠性指标的期望值；本发明方法克服了无迹变换对于高度非线性系统计算精度大为降低的弱点，也大大减少了蒙特卡洛仿真次数，节约了时间和硬件成本。

主权项

1.一种燃料电池系统的可靠性仿真分析方法，其特征在于：包括以下步骤步骤一，建立底层零部件数量为M的系统故障树，由零部件的故障规律确定每个零部件的失效概率函数Fi(t)和每个零部件的故障率变化范围[λiL，λiU](i＝1，2，3，…，M)，进而得到系统结构函数P，通过函数P可获知每个基本零部件失效后系统能否正常运行；所述的系统结构函数P＝x1x2+x3x4+x5+x6+x7+…x34+x35，其中用xi表示每个零部件工作状态：xi＝0表示零部件正常，xi＝1表示零部件故障；步骤二，根据零部件故障率的概率分布特征确定地产生(2M+1)个sigma点作为无迹变换方法的采样点，每个sigma点对应一个故障率向量(λ1，λ2，…，λM)，并产生每个sigma点的相应权值Wi；步骤三，对于每一个sigma点，将零部件的故障率向量作为蒙特卡洛仿真的已知输入，对系统可靠性指标进行N次仿真，将仿真总时间Tmax指定为T小时，对Tmax等分为n个时间段：{(0～T1)，(T1～T2)，(T2～T3)，…，(Tn‑1～Tn)}；步骤四，每次仿真中，对M个零部件的失效概率进行随机抽样，计算出零部件失效时间ti(i＝1，2，3，…，M)，结合系统结构函数P，计算出系统无故障运行时间t；步骤五，得到N次仿真中每一次系统无故障运行时间t1、t2、t3、…，tN，根据概率论的中心极限定理和质量控制标准剔除t1～tN中超出偏差范围的数据，剩余V次仿真的数据；步骤六，对于每一个时间段(0，Td)(d＝1，2，3，…，n)，统计tk(k＝1，2，3，…，V)中小于等于Td的个数Cd，则系统失效概率函数为：系统平均无故障运行时间MTBF为：步骤七，将(2M+1)个sigma点分别代入，重复步骤三～步骤六，求得(2M+1)组可靠性指标；按照如下公式对指标值进行加权处理，估计出系统可靠性指标的期望值：