多状态复杂系统可靠性建模及维修决策

2013年 1月 陈燕虎等：海底观测网接驳盒电源散热机理研究 12746(2)： 99-105。

Optimization design of water-cooled heat sink applied tolarge-capacity power electronic equipment[J]Journal ofMechanical Engineering，2010，46(2)：99-105。

[7]万忠民，陈敏，刘伟，等.基于多孔微热沉的大功率LED冷却技术研究[J].机械工程学报，2010，46( ：109.113。

WAN Zhongmin，CHEN Min，LIU W ei，et a1.Researchon porous micro heat sink for thermal management ofhigh power LED [J].Journal of Mechanical Engineering，2010，46(8)：109-1 13。

[8GLEN M，MATT N.Heat transfer advances forsubmerged oceanographic Systems[c]/Proceeding ofMTS/IEEE-Ocean s02， Biloxi，M ississippi， Oct.29-3 1，2002：2045.2049。

[9]ROBERT A P J，ANDREW B，ROBERT E，et a1.Powersystem for thenew Jason ROV [c]/ Proceeding ofMTS/IEEE Techno-Ocean04， Nov.9-12，2004，Kobe，Japan 2004： 1727-1731。

[1O]王启杰.对流传热传质分析[M.西安：西安交通大学出版社，1991。

WANG Qijie.Analysis on convective heat and masstransfer[M].Xian：Xian Jiaotong University Press，1991。

[11]DONALD P，LEIGHTON S.SchaumS outline of theoryand problems of heat transfer[M]. NewYork ：M cGraw-Hill Companies，Inc.，1 998。

作者简介： 陈燕虎，男，1983年出生，博士，助理研究员。主要研究方向为海底观测网关键技术。

E-mail：yanhuchen###zju.edu.cn杨灿军(通信作者)，男，1969年出生，博士，教授，博士研究生导师。

主要研究方向为深海机电装备技术，人机-体智能控制技术。

E-maih ycj###zju.edu.cn第 1届上银优秀机械博士论文奖--佳作奖作者：刘宇毕业学校：电子科技大学指导教师：黄洪钟多状态复杂系统可靠性建模及维修决策尽管现代制造业飞速发展，各种技术装备和系统日趋复杂化、精密化，但频频发生的重大事故和灾难性事件再次警示，解决可靠性问题刻不容缓。复杂机电系统的可靠性已成为了国家重大战略技术装备和重大工程研制过程中重要的共性基础问题。

在重大装备可靠性课题研究中我们发现，类似于航空发动机的这类复杂系统，其系统及组成单元在寿命周期内的失效演化过程中往往呈现出多状态的特征，并且各个状态的失效规律和机理、工作性能和效率不尽相同。在这种情况下，若采用常规的二态可靠性理论将系统粗略地划分为 正常”和 失效”两个状态显然不符合实际情况，而且忽略系统本身所表现出的多状态特征是不能准确地描述系统和单元的复杂失效过程的，这就迫切需要开展多状态可靠性理论的研究，以解决现代工程中大型复杂装备和系统的可靠性问题。

论文以航空发动机为主要研究对象，对多状态复杂系统可靠性建模与维修决策开展研究，其主要内容和创新性成果如下所述。

(1)提出了多状态复杂系统的选择性维修决策优化模型。论文研究了在有限维修资源约束下的多状态复杂系统的选择性维修决策优化问题。研究表明，在相同的维修资源约束下，论文提出的方法能使系统性能和可靠性恢复到更好的状态。

(2)提出了多状态单元的非完好维修模型，建立了多状态复杂系统的 系统级”更换维修策略。论文提出了-种新的多状态单元非完好维修模型，能有效地揭示维修措施对多状态单元衰退规律的影响，并建立了多状态系统的更换维修策略，能保证系统在单位时间的平均效益最大。

(3)系统地研究了多状态复杂系统的 单元级”维修建模与更换策略。论文研究了在非完好维修下的多状态复杂系统的单元更换维修决策及全寿命周期系统冗余优化问题，通过集成系统的冗余设计优化和维修决策，实现了系统全寿命周期内的可靠性优化设计。

f4)提出了模糊多状态复杂系统可靠性建模理论以及更换维修决策方法。论文提出了模糊马尔可夫模型、模糊马尔可夫报酬模型、模糊通用生成函数近似算法以及AlDha截集基数，有效地计算模糊多状态系统的性能状态分布和可靠度，并为模糊多状态单元维修方案的制定提供了理论指导。

提出了多级层次型复杂系统的统计灵敏度分析方法，能广泛应用于复杂系统可靠性分析和设计中以辅助不确定分析和降低模型复杂度。该方法有效地克服了现有方法不能处理子模型存在共享输入变量的局限，使复杂系统的统计灵敏度分析法具有更普遍的适用性。