基于二元决策图的多阶段、多机理耦合电子系统可靠性分析方法研究

作     者：董静 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何亮;曹鹏辉

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070104[理学-应用数学] 0701[理学-数学] 

主      题：电子系统 故障树 多阶段任务系统 机理耦合 

摘      要：随着后摩尔时代的到来,现代电子系统向微型化、复杂化和精密化方向发展,愈加极端的服役环境使得其性能退化与故障行为呈现出多样性与分散性,皆加大了实际工程中对电子系统的高可靠性要求。而传统的系统可靠性分析技术在很多方面上已很难适用于现代复杂电子系统:在计算量方面,由于存储空间需求大,易引起空间爆炸等问题;状态分析方面,仅假设系统为单阶段任务系统,而忽视其阶段性;而在机理分析层面,未考虑多应力作用下的多失效机理之间可能存在的耦合关系。针对上述问题,本论文提出了一种基于二元决策图的多阶段、多机理耦合电子系统可靠性分析方法。该研究主要完成了以下工作:(1)建立了基于故障树和二元决策图的可靠性评估方法,并对其进行应用。首先通过失效物理理论分析了底层元器件的潜在失效模式与失效机理,结合故障树分析流程和BDD研究方法,建立了系统级失效、模块级失效、电路级失效与元器件级失效的逻辑关系,实现了从失效机理层出发,向元器件层、单元层及功能模块层的可靠性评估的递推定量分析,并通过该方法实现了对机载氧气监控器可靠性的定量评估。(2)建立了基于BDD的多阶段任务系统可靠性评估方法并进行应用。利用阶段代数与合并规则处理了多阶段任务系统中存在的动态性与跨阶段依赖性,应用BDD算法建立PMS-BDD模型以确定多阶段任务系统的失效路径,进而完成了某战机核心功能电路的多阶段可靠性模型建立。(3)建立了考虑失效机理耦合的多阶段任务系统可靠性评估方法并进行应用。针对多阶段各元件失效机理的相关性以及一系列包括触发、加速、抑制、损伤积累与竞争等的机理耦合关系,基于失效物理的基本规则,结合退耦合方法,完成了考虑失效机理耦合的某战机核心功能电路的可靠性评估和定量分析。