CN107742046A - 一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法 - Google Patents

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Abstract

一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法。本发明涉及一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法。步骤一：在Simulink软件中建立待分析电路的定性模型；步骤二：根据所述定性模型及电路功能，确定由继电器类单机所控制的激励器件及执行器件；步骤三：按照继电器类单机贮存退化过程中t时刻的动作时间分布情况，通过蒙特卡洛方法随机抽样组合生成n组动作时间数据，作为激励器件的输入数据；步骤四：将所述n组动作时间数据分别输入至步骤一所建立的Simulink电路定性模型中。本发明用于考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法。

Description

一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法
技术领域
本发明涉及一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法。
背景技术
潜通路是引起非期望事件或抑制所要求事件的潜藏状态，表现为在复杂系统中出现的意外路径或逻辑流，在某些条件下它可能引发不需要的功能或抑制需要的功能。这种路径或逻辑流可能由硬件、软件、操作员的动作、或者这些因素组合造成。潜通路不是硬件故障的结果，与部件的失效无关，属于因设计不完善而导致的系统潜在状态。在设计过程中，设计者往往只考虑系统的功能是否符合操作程序，却没有验证操作程序之外的情况下系统能否正常。为了检验复杂系统在所有输入状态下的功能是否正常，对其开展潜通路分析是切实可行的办法。
继电器类单机因其控制精度高，产品寿命长的特点在工业、国防等领域的电路系统中有着广泛的应用，用于完成供配电、逻辑控制、信号转换等功能。但是，在长期贮存过程中，其内部电磁继电器等元器件将不可避免的发生贮存退化，从而导致继电器类单机的性能参数发生漂移。同时，考虑到继电器类单机加工生产过程中本身的分散性以及退化过程中各种应力条件综合作用导致的退化不确定性，其性能参数的退化过程也将具有一定的分散性。这就导致了在含继电器类单机电路系统的设计过程中，仅针对继电器类单机初始状态的性能参数进行潜通路分析与设计无法保证系统在长期贮存过程中的安全性。因而，本发明提出了一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法，对继电器类单机所在电路系统进行全贮存寿命周期的潜通路分析，确保系统的安全性与可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法，通过综合考虑继电器类单机性能参数在贮存过程中的退化以及分布情况，实现对继电器类单机应用电路全贮存寿命周期的潜通路分析，确保电路能够按照预定功能要求可靠运行。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法，它包括以下步骤：
步骤一：在Simulink软件中建立待分析电路的定性模型；
步骤二：根据所述定性模型及电路功能，确定由继电器类单机所控制的激励器件及执行器件；
步骤三：按照继电器类单机贮存退化过程中t时刻的动作时间分布情况，通过蒙特卡洛方法随机抽样组合生成n组动作时间数据，作为激励器件的输入数据；
步骤四：将所述n组动作时间数据分别输入至步骤一所建立的Simulink电路定性模型中；
步骤五：在所述n组动作时间数据条件下，监测执行器件中的电流情况，分别确定其工作状态；
步骤六：将步骤五所确定的工作状态与预期功能比较，判断是否发生潜通路；
步骤七：根据步骤六中发生潜通路的工作状态所对应的继电器类单机输出状态及动作时间分布情况，计算t时刻潜通路发生的概率；
步骤八：令t=t+1，返回步骤三继续分析下一时刻时电路的潜通路状态，直至全部完成，输出结果。
所述的一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法，步骤一所述的建立待分析电路定性模型是指将电路中的元件在工作状态下等效成具有一定阻值的电阻；
对于继电器，当触点闭合时其定性阻值为0，触点断开时其定性阻值为∞；对于二极管，导通时其定性阻值为0，截止时其定性阻值为∞；
对于电阻，其定性阻值设为X；
对于线圈，定性阻值设为X；
对于三极管，用一个二极管和一个开关表示。
所述的一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法，步骤二所述的激励器件指能够因状态改变而引起电路中电路参数变化的元器件或设备。
有益效果：
1.本发明为准确分析继电器类单机应用电路全贮存寿命周期的潜通路状态提供了解决方案。
2.本发明也可作为设计和改进电路工作时序从而避免潜通路状态、提高电路贮存可靠性的一种有效手段。
3.本发明在对含继电器类单机电路进行潜通路分析时，结合了单机贮存过程中的性能退化情况，能够有效避免在出厂时无潜通路状态的此类电路在贮存过程中出现潜通路。
4.本发明在对含继电器类单机电路进行潜通路分析时，充分考虑了单机贮存过程中的性能退化情况，能有效避免因仅通过标称值进行潜通路分析而造成评估结果与实际情况存在偏差这一问题。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图。
附图2是本发明的发动机控制电路的原理图。
附图3是本发明的发动机控制电路的定性模型。
附图4是本发明的0时刻时继电器类单机输出端口1（K4）、端口2（K5）的输出状态及分布图。
附图5是本发明的经过一年加速贮存退化试验之后的继电器类单机输出端口1（K4）、端口2（K5）的输出状态及分布图。
具体实施方式：
实施例1
一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法，其特征是：它包括以下步骤：
步骤一：在Simulink软件中建立待分析电路的定性模型；
步骤二：根据所述定性模型及电路功能，确定由继电器类单机所控制的激励器件及执行器件；
步骤三：按照继电器类单机贮存退化过程中t时刻的动作时间分布情况，通过蒙特卡洛方法随机抽样组合生成n组动作时间数据，作为激励器件的输入数据；
步骤四：将所述n组动作时间数据分别输入至步骤一所建立的Simulink电路定性模型中；
步骤五：在所述n组动作时间数据条件下，监测执行器件中的电流情况，分别确定其工作状态；
步骤六：将步骤五所确定的工作状态与预期功能比较，判断是否发生潜通路；
步骤七：根据步骤六中发生潜通路的工作状态所对应的继电器类单机输出状态及动作时间分布情况，计算t时刻潜通路发生的概率；
步骤八：令t=t+1，返回步骤三继续分析下一时刻时电路的潜通路状态，直至全部完成，输出结果。
实施例2
实施例1所述的一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法，步骤一所述的建立待分析电路定性模型是指将电路中的元件在工作状态下等效成具有一定阻值的电阻；
对于继电器，当触点闭合时其定性阻值为0，触点断开时其定性阻值为∞；对于二极管，导通时其定性阻值为0，截止时其定性阻值为∞；
对于电阻，其定性阻值设为X；
对于线圈，定性阻值设为X；
对于三极管，用一个二极管和一个开关表示。
实施例3
实施例1所述的一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法，步骤二所述的激励器件指能够因状态改变而引起电路中电路参数变化的元器件或设备。
实施例4
实施例1-2下面结合图1说明本实施例，对实施例1-2作进一步说明；本实施例的应用对象为某发动机控制电路。
图2为所述某发动机控制电路的原理图。
步骤一：在Simulink软件中建立待分析电路的定性模型。
图3为所建立的某发动机控制电路的定性模型
步骤二：在所述电路中，K1、K2、K3、K4、K5为激励器件，L1、L2为执行器件。所述激励器件K4、K5的动作时间由继电器类单机端口1、2的输出决定。
步骤三：在贮存0时刻，继电器类单机端口1的输出时间服从正态分布，其均值和标准差分别为2.3、0.05；端口2的输出时间服从正态分布，其均值和标准差分别为2、0.05。通过蒙特卡洛方法对所述两个端口的输出时间进行随机抽样组合生成1000组动作时间数据，作为激励器件的输入数据。
步骤四：将所述1000组动作时间数据分别输入至步骤一所建立的Simulink电路定性模型中。
步骤五：在所述1000组动作时间数据条件下，监测执行器件中的电流情况，分别确定其工作状态。
步骤六：将步骤五所确定的工作状态与预期功能比较，判断是否发生潜通路。表1为发生潜通路时执行器件的工作状态。
表1
步骤七：根据步骤六中发生潜通路的工作状态所对应的继电器类单机输出状态及动作时间分布情况，计算得到贮存0时刻潜通路发生的概率为0.26%。
图4为0时刻时继电器类单机输出端口1（K4）、端口2（K5）的输出状态及分布图。
步骤八：返回步骤三继续分析下一时刻时电路的潜通路状态，直至全部完成，经过一年的加速贮存试验后，继电器类单机输出状态及动作时间分布情况均发生了退化，如图5所示，计算得到此时潜通路发生的概率为6.08%。
图5为经过一年加速贮存退化试验之后的继电器类单机输出端口1（K4）、端口2（K5）的输出状态及分布图。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法，其特征是：它包括以下步骤：
步骤一：在Simulink软件中建立待分析电路的定性模型；
步骤二：根据所述定性模型及电路功能，确定由继电器类单机所控制的激励器件及执行器件；
步骤三：按照继电器类单机贮存退化过程中t时刻的动作时间分布情况，通过蒙特卡洛方法随机抽样组合生成n组动作时间数据，作为激励器件的输入数据；
步骤四：将所述n组动作时间数据分别输入至步骤一所建立的Simulink电路定性模型中；
步骤五：在所述n组动作时间数据条件下，监测执行器件中的电流情况，分别确定其工作状态；
步骤六：将步骤五所确定的工作状态与预期功能比较，判断是否发生潜通路；
步骤七：根据步骤六中发生潜通路的工作状态所对应的继电器类单机输出状态及动作时间分布情况，计算t时刻潜通路发生的概率；
步骤八：令t=t+1，返回步骤三继续分析下一时刻时电路的潜通路状态，直至全部完成，输出结果。
2.根据权利要求1所述的一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法，其特征是：步骤一所述的建立待分析电路定性模型是指将电路中的元件在工作状态下等效成具有一定阻值的电阻；
对于继电器，当触点闭合时其定性阻值为0，触点断开时其定性阻值为∞；对于二极管，导通时其定性阻值为0，截止时其定性阻值为∞；
对于电阻，其定性阻值设为X；
对于线圈，定性阻值设为X；
对于三极管，用一个二极管和一个开关表示。
3.根据权利要求1所述的一种考虑继电器类单机贮存退化的潜通路分析方法，其特征是：步骤二所述的激励器件指能够因状态改变而引起电路中电路参数变化的元器件或设备。
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