【摘要】：多階段任務(wù)系統(tǒng)(Phased-Mission Systems,PMS)廣泛存在于航空航天,汽車等大型復(fù)雜設(shè)備中。大型復(fù)雜設(shè)備功能的完成往往是由一系列階段任務(wù)組成,如導(dǎo)彈的攻擊任務(wù)分為發(fā)射、慣性制導(dǎo)、末端制導(dǎo)三階段組成。不同的任務(wù)階段其系統(tǒng)組成,元件配置各不相同,加之系統(tǒng)內(nèi)部以及各階段系統(tǒng)間存在元件的共用,這使得PMS在可靠性建模與計(jì)算,基于可靠性的冗余配置優(yōu)化以及維修策略方面相比單階段系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。本文從以下幾方面對PMS進(jìn)行了研究:1)針對PMS因階段任務(wù)的關(guān)聯(lián)性,元件的共用性,導(dǎo)致建模難度大,求解過程復(fù)雜,提出基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)鏈?zhǔn)揭?guī)則以及條件獨(dú)立性規(guī)則的系統(tǒng)路集組合方法。針對元件各階段失效率不同問題,利用元件累積損傷模型(Cumulative Exposure,CE),考慮元件歷史損傷,獲得元件各階段的累積失效分布來描述元件的跨階段相關(guān)性。針對元件各階段失效率相同情況,采用條件剩余壽命模型描述元件的跨階段相關(guān)性。該方法避免了傳統(tǒng)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法因階段狀態(tài)離散過多造成的條件概率表規(guī)模大、存儲空間需求大、運(yùn)算量大的問題以及PMS-BDD方法對變量排序有嚴(yán)格要求的限制以及難以求解含有多種分布類型元件的系統(tǒng)可靠性問題。對某地球同步軌道衛(wèi)星進(jìn)行了PMS可靠性建模與求解,并與PMS-BDD方法相對比,驗(yàn)證了路集組合方法的正確性;2)針對現(xiàn)有PMS冗余配置優(yōu)化未考慮階段間元件共用、冗余共享以及元件失效率的不確定性問題,本文結(jié)合路集組合方法與遺傳算法提出PMS冗余配置優(yōu)化三大模型:考慮階段間元件共用PMS冗余優(yōu)化模型Ⅰ;考慮階段間元件共用、冗余共享的PMS階段冗余共享優(yōu)化模型Ⅱ;考慮階段元件共用、冗余共享、考慮失效率不確定性的PMS階段冗余共享魯棒性優(yōu)化模型Ⅲ。以實(shí)例驗(yàn)證了采用階段冗余共享能夠在不降低系統(tǒng)可靠性情況下顯著降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)費(fèi)用,采用考慮不確定性的魯棒性優(yōu)化模型Ⅲ在設(shè)計(jì)變量存在變化時,系統(tǒng)能有效抑制設(shè)計(jì)變量變化對系統(tǒng)造成的影響;3)PMS本質(zhì)上是由多個元件組成的多元件系統(tǒng),基于此觀點(diǎn)對PMS進(jìn)行了多元件機(jī)會維修策略優(yōu)化,采用本文提出的路集組合方法與二分法求得滿足系統(tǒng)最低可靠度要求的最佳機(jī)會維修計(jì)劃,該維修策略以整體PMS最小維修費(fèi)用為目標(biāo)。算例結(jié)果表明,采用機(jī)會維修與各元件單獨(dú)維修相比其維修成本降低了26.9%。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：N945.17

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本文編號：2743760