线性滑动窗口系统可靠性建模与优化

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系统可靠性研究,主要是将现实生产生活中复杂的,多变且随机的各类系统,具象化为可以用于科学研究的数学模型,然后运用数学,运筹学,计算机科学和其他相关学科对假设的框架下的模型进行系统可靠性提升的研究,并将研究成果反馈实际的应用科学,是管理科学与工程学科的分支方向。本文主要研究的是系统可靠性领域中的线性滑动窗口系统(Sliding Window System,SWS)。线性滑动窗口系统是可靠性领域中常见的一种模型,被广泛运用于电力系统、非随机聚类、质量控制以及工业检查程序系统等诸多领域,具有良好的应用价值。传统的简单的线性滑动窗口系统只考虑单一评价标准且系统内的元件的状态也倾向于确定事件或二态分布。而现实的工业生产系统,无论是元件的状态还是系统可靠性的评价标准,都常常伴随着很多不确定性因素,因此这类简单线性滑动窗口系统在现实的应用中存在较大的局限性。基于上述情形,本文在前人研究的基础上,提出了“SWS-mg/kn”线性滑动窗口系统模型。在这个多标准评价模型下线性滑动窗口系统中存在n个多态元件,每个元件的性能输出介于完全失效到完全输出之间。如果连续r个元素构成的工作组失败,且失败组的总数达到系统阈值k,或者任意两个相邻失败组之间正常工作组的数目小于系统规定阈值m,系统都将失败。简言之,本文模型的主要贡献在于:1、本文将简单的二态可靠性系统建模拓展为更为复杂的多态系统可靠性建模,使之更具普适性;2、本文的模型中允许存在多个失败的工作组,容错率较高;3、本文模型的可靠性评价标准不止一个,普适性和拓展性较强。此外,本文利用改进的UGF算法,提出了本文的可靠性研究算法,对问题进行了求解并列举了相应的算例分析和数值实验加以验证。此外,本文第四章从系统中的元件分配次序(Allocation Strategy)角度出发,构建了该多标准判定模型的优化模型,并用遗传算法(GA)对该优化模型求解出最优结果。最后,本文也提出一种算法,对系统中的元件可靠性重要度问题进行了计算,并用数值实验验证了我们的猜想,为后续的进一步优化奠定了基础。
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