随着科学技术特别是计算机技术的发展,各种控制和容错技术被广泛应用,各元件之间相互作用和影响,许多系统的结构变得越来越复杂,系统可靠性表现出复杂性、依赖性、非单调性、多态性等特征,使得可靠性分析面临越来越高的挑战。复杂性、顺序性、依赖性是动态系统的三个典型特征,本文针对这三个典型特征,从模块化分析、动态系统失效模式、不完全覆盖、可靠性仿真等4个方面深入研究适用于动态系统的可靠性分析模型。本文工作的主要贡献和创新总结如下:1.基于模块化的可靠性分析技术研究提出基于亲戚依赖关系的独立模块识别方法。该方法将动态故障树转化为依赖树,依赖树只包含事件之间的依赖信息,去除了故障树中各逻辑门的逻辑含义;通过改进深度优先遍历算法,使其适用于含有重复事件的情况;通过为每个节点加入祖先集属性和依赖集属性,使其适用于事件间含有相互依赖关系的情况。该方法以各节点的祖先集属性和依赖集属性进行识别,与相互依赖基本事件、重复事件、动态逻辑门无关,适用于具有相互依赖基本事件和重复事件的动态故障树。经过实际案例验证和仿真验证,该方法适用于具有相互依赖基本事件和重复事件的动态故障树。提出基于同构对象的故障树分析方法。该方法通过识别故障树中的同构对象,将故障树分成几组不同的模块,同类模块仅求解一次,对于具有较强结构化特性的系统,能够明显减少其求解开销,提高分析效率。该研究使得现有的模块化分析方法更易于应用于动态系统的可靠性分析中。2.基于扩展割序的系统失效模式研究提出定性和定量分析动态系统失效行为的扩展割序模型。首次提出扩展割序的概念,将“导致系统失效的带有某种时序限制的最小基本事件集合”称为扩展割序,其与以往类似概念相比扩大了外延、增强了表达能力,并不要求该集合中所有的基本事件都处于某个特定顺序中,甚至没有时序限制。提出动态故障树最小扩展割序集的生成算法和不交化算法,并将不交化扩展割序集转化为标准扩展割序集。然后对标准扩展割序各割项进行冲突检测、时限集精简、基本事件集排序和量化计算,求得各标准扩展割序的量化结果,再综合求解系统可靠性参数。实验验证表明,将该模型应用到OBC系统上时,相比同类模型,求解开销从14.42s减少到5.82s。该模型解决了如何定位系统失效模式,以及如何利用这些失效模式获得系统可靠性参数的问题。3.基于不完全覆盖模型的可靠性分析技术研究提出基于模块化组合分析的不完全覆盖模型求解方法。该方法对基于表格的算法进行拓展改进,利用ELC模型和FLC模型,对各逻辑门进行了分析,并给出了求解的算法或公式,同时舍弃了原算法中利用表格进行循环调用的实现手段,改以现代程序设计技术中普遍支持的递归函数实现。提出基于扩展割序的不完全覆盖模型求解方法。该方法对SEA算法进行拓展改进,利用不交扩展割序的概念,对不完全覆盖模型的可靠性进行求解时,将其分解成两项进行。仅需对各元件的可靠性参数进行轻微调整,便可以使用扩展割序模型计算第二项。该研究在一定程度上解决了动态系统不完全覆盖模型的可靠性度量问题。4.基于通用更新过程的可修系统可靠性仿真模型研究提出一般分布的自适应近似抽样方法AAAS。该方法根据分布函数的特性自适应调节“拟合参数”,以达到即快且准的抽样结果。实验验证表明,在划分同样的时间段数下,该方法比同类方法具有更高的抽样精度。提出基于通用更新过程的可修系统可靠性仿真模型。该模型以元件修复效力参数综合考虑元件维修后可能处于的各种状态,并利用AAAS方法抽样出下一模拟时刻;基于扩展割序理论,给出系统修复策略;然后在以上研究的基础上,从系统成功完成任务能力的角度出发,利用事件表建立了动态可修系统仿真的逻辑关系,根据对系统完成任务和元件运行特征的识别得到反应系统运行的整个历史纪录和可靠性参数的统计值。该研究使得仿真模型能够更加真实地反映系统的运行过程。综上所述,本文主要针对动态系统所具有的“复杂性、顺序性、依赖性”等特征,展开相关可靠性分析技术的研究。这些研究或者首次给出了相关问题的解决方法;或者在未成熟方法的基础上进行基础理论拓展,提高模型的表达能力和求解效率;或者对现有技术进行改进,扩大其适用范围;或者从较少被关注的角度展开研究。