基于BDD的多阶段任务系统可靠性建模分析

摘要

随着航天、航空、舰船、化学、电子等工业系统的日益复杂和自动化程度的不断提高，复杂系统的任务过程不再是简单的单阶段任务，而是由执行不同功能的多个阶段构成，面对由不同阶段配置组成的复杂系统，要实现各类预定的功能，完成相应的工作和任务，这就要求整个系统具有较高的可靠性。因此针对多阶段任务系统的分析显得越来越重要。
　　卫星作为典型的多阶段任务系统，包含多个任务阶段，每个阶段的可靠性要求、系统配置、失效判据、元件失效率等都随着阶段转换而变化。因此如何合理处理这些阶段变化，对卫星进行准确的可靠性建模分析，成为卫星可靠性评估的关键。
　　本文主要运用基于二元决策图（BDD）方法求解卫星系统的可靠性。首先对多阶段任务系统的国内外现状，发展趋势做了详细的总结。对多阶段任务系统的相关概念，多阶段任务系统存在的动态性、依赖性，多阶段任务系统类型，分析方法做了详细介绍，力求形成比较系统的概念体系。
　　然后对两种类型的多阶段任务系统做分析，针对阶段内不存在动态行为的多阶段任务系统，以卫星控制系统为例，将BDD方法应用到阶段相关性求解上，完成了系统可靠性分析，并与故障树方法对比，证明了BDD方法求解静态多阶段任务系统的高效性。对于阶段内存在动态行为的多阶段任务系统，以卫星整体为研究对象，提出应用模块化分析阶段相关性思路，充分利用BDD方法和马尔可夫链方法的优点，使得问题的求解更加简单，证明相对于传统马尔可夫链模型方法，模块化分析方法更有优势。
　　最后针对阶段周期重复多阶段任务系统，在基于BDD方法的基础上提出针对阶段周期重复多阶段任务系统的分析算法。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 论文的主要内容和结构安排

第二章 多阶段任务系统可靠性建模

2.1 系统可靠性建模

2.2 多阶段任务系统建模分析

2.3 PMS-BDD方法

2.4本章总结

第三章 基于BDD方法的卫星静态多阶段任务系统分析

3.1 通信卫星系统概述

3.2 通信卫星可靠性建模

3.3 控制系统多阶段任务可靠性实例分析

3.4 本章总结

第四章 基于模块化分析方法的多阶段任务系统分析

4.1 模块化分析方法

4.2 卫星模块化可靠性建模分析

4.3 卫星Markov可靠性建模

4.4 本章总结

第五章 基于BDD的阶段周期重复多阶段任务系统可靠性分析

5.1 建立系统模型

5.2 构造系统的BDD

5.3 计算模型可靠性

5.4 静态阶段周期重复多阶段任务系统可靠性分析算法

5.5 算例分析

5.6 本章总结

第六章 结论与展望

6.1 本论文研究总结

6.2 前景展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果