崔铁军;李莎莎;

• 1:辽宁工程技术大学安全科学与工程学院
• 2:辽宁工程技术大学工商管理学院

摘要(Abstract)：

为了研究多因素影响下系统在不同因素变化过程中的故障概率变化范围，提出了一种基于BQEA的分析方法。利用BQEA具有3条基因链且能容纳多个量子的特点，将因素与量子对应，因素变化与量子状态变化对应，在空间故障树框架内确定系统故障概率的变化范围。空间故障树理论提供了因素与元件故障关系的特征函数，从而得到各元件故障概率分布，通过元件组成系统的结构得到系统故障概率分布表达式。该表达式作为BQEA的优化对象从而获得极小值和极大值，即系统故障概率变化范围。结果表明，使用BQEA确定该变化范围是可行性的。所得变化范围与解析法得到的故障概率分布近似，更适合表征多因素条件下的故障概率变化范围，且能降低计算复杂度并提高效率。

关键词(KeyWords)： 安全工程;量子进化算法;Bloch球;空间故障树;多因素;系统故障;概率;变化范围

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(52004120);; 辽宁省教育厅科学研究经费项目(LJ2020QNL018);辽宁省教育厅基本科研项目(LJKQZ2021157);; 辽宁工程技术大学学科创新团队项目(LNTU20TD-31)

作者(Authors): 崔铁军;李莎莎;

DOI: 10.13637/j.issn.1009-6094.2020.0907

参考文献(References)：

• [1] 崔铁军.空间故障树理论研究[D].阜新：辽宁工程技术大学，2015.CUI T J.The construction of space fault tree theory and research[D].Fuxin:Liaoning Technical University,2015.
• [2] 崔铁军，马云东.多维空间故障树构建及应用研究[J].中国安全科学学报，2013,23(4):32-37,62.CUI T J,MA Y D.Research on multi-dimensional space fault tree construction and application[J].China Safety Science Journal,2013,23(4):32-37,62.
• [3] 崔铁军，马云东.DSFT的建立及故障概率空间分布的确定[J].系统工程理论与实践，2016,36(4):1081-1088.CUI T J,MA Y D.Discrete space fault tree construction and failure probability space distribution determine[J].Systems Engineering—Theory & Practice,2016,36(4):1081-1088.
• [4] 崔铁军，马云东.DSFT中因素投影拟合法的不精确原因分析[J].系统工程理论与实践，2016,36(5):1340-1345.CUI T J,MA Y D.Inaccurate reason analysis of the factors projectionfitting method in DSFT[J].Systems Engineering—Theory & Practice,2016,36(5):1340-1345.
• [5] 崔铁军，汪培庄，马云东.01SFT中的系统因素结构反分析方法研究[J].系统工程理论与实践，2016,36(8):2152-2160.CUI T J,WANG P Z,MA Y D.Inward analysis of system factor structure in 01 space fault tree[J].Systems Engineering—Theory & Practice,2016,36(8):2152-2160.
• [6] 崔铁军，马云东.基于因素空间的煤矿安全情况区分方法的研究[J].系统工程理论与实践，2015,35(11):2891-2897.CUI T J,MA Y D.Research on the classification method about coal mine safety situation based on the factor space[J].Systems Engineering—Theory & Practice,2015,35(11):2891-2897.
• [7] 崔铁军，马云东.因素空间的属性圆定义及其在对象分类中的应用[J].计算机工程与科学，2015,37(11):2169-2174.CUI T J,MA Y D.Definition of the attribute circle in factors space and its application in object classification[J].Computer Engineering & Science,2015,37(11):2169-2174.
• [8] 崔铁军，汪培庄.空间故障树与因素空间融合的智能可靠性分析方法[J].智能系统学报，2019,14(5):853-864.CUI T J,WANG P Z.Intelligent reliability analysis method based on space fault tree and factor space[J].CAAI Transactions on Intelligent Systems,2019,14(5):853-864.
• [9] 崔铁军，李莎莎，朱宝艳.含有单向环的多向环网络结构及其故障概率计算[J].中国安全科学学报，2018,28(7):19-24.CUI T J,LL S S,ZHU B Y.Multidirectional ring network structure with one-way ring and its fault probability calculation[J].China Safety Science Journal,2018,28(7):19-24.
• [10] CUI T J,LI S S.Research on complex structures in space fault network for fault data mining in system fault evolution process[J].IEEE Access,2019,7(1):121881-121896.
• [11] 崔铁军，李莎莎.安全科学中的故障信息转换定律[J].智能系统学报，2020,15(2):360-366.CUI T J,LI S S.The conversion law of fault information in safety science[J].CAAI Transactions on Intelligent Systems,2020,15(2):360-366.
• [12] CUI T J,LI S S.System movement space and system mapping theory for reliability of IoT[J].Future Generation Computer Systems,2020,107(3):70-81.
• [13] LI P C,LI S Y.Quantum-inspired evolutionary algorithm for continuous space optimization based on Bloch coordinates of qubits[J].Neurocomputing,2007,72(1):581-591.
• [14] 李盼池.量子计算及其在智能优化与控制中的应用[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2009.LI P C.Quantum computation with applications to intelligent optimization and control[D].Harbin:Harbin Institute of Technology,2009.
• [15] 皮骏，马圣，杜旭博，等.基于BQGA-ELM网络在滚动轴承故障诊断中的应用研究[J].振动与冲击，2019,38(18):192-200.PI J,MA S,DU X B,et al.Application of BQGA-ELM network in the fault diagnosis of rolling bearings[J].Journal of Vibration and Shock,2019,38(18):192-200.
• [16] 马圣.极限学习机在航空轴承故障诊断中的应用研究[D].天津：中国民航大学，2019.MA S.Applied research on aeroengine bearing fault diagnosis based on extreme learning machine[D].Tianjin:Civil Aviation University of China,2019.
• [17] 马速良，马会萌，蒋小平，等.基于Bloch球面的量子遗传算法的混合储能系统容量配置[J].中国电机工程学报，2015,35(3):592-599.MA S L,MA H M,JIANG X P,et al.Capacity configuration of the hybrid energy storage system based on bloch spherical quantum genetic algorithm[J].Proceedings of the CSEE,2015,35(3):592-599.
• [18] 李家才，韩锟，鲍天哲.基于Bloch球面坐标的改进量子遗传算法及其应用[J].铁道科学与工程学报，2016,13(11):2262-2269.LI J C,HAN K,BAO T Z.An improved bloch spherical quantum genetic algorithm and its application[J].Journal of Railway Science and Engineering,2016,13(11):2262-2269.
• [19] 李胜，张培林，李兵，等.渐近式Bloch球面搜索的量子遗传算法及其应用[J].系统工程理论与实践，2016,36(4):1042-1046.LI S,ZHANG P L,LI B,et al.A Bloch sphere quantum genetic algorithm based on gradual asymptotic search and its application[J].Systems Engineering—Theory & Practice,2016,36(4):1042-1046.
• [20] 易正俊，侯坤，何荣花.自适应Bloch球面的量子遗传算法[J].计算机工程与应用，2012,48(35):57-61.YI Z J,HOU K,HE R H.Adaptive quantum genetic algorithm based on Bloch sphere[J].Computer Engineering and Applications,2012,48(35):57-61.
• [21] 权芳芳，许峰.基于量子位Bloch球面坐标的量子进化算法研究[J].软件导刊，2013,12(2):58-60.QUAN F F,XU F.Quantum evolutionary algorithm based on blob spherical coordinates[J].Software Guide,2013,12(2):58-60.
• [22] 刘显德，李盼池，杨淑云，等.量子衍生差分进化算法的设计与实现[J].信号处理，2014,30(6):623-633.LIU X D,LI P C,YANG S Y,et al.Design and implementation of quantum-inspired differential evolution algorithm[J].Journal of Signal Processing,2014,30(6):623-633.
• [23] 杨树欣，詹宁波，田林怀.一种改进的量子遗传算法及其应用[J].计算机工程，2013,39(5):196-199.YANG S X,ZHAN N B,TIAN L H.An improved quantum genetic algorithm and its application[J].Computer Engineering,2013,39(5):196-199.
• [24] 易正俊，何荣花，侯坤.量子位Bloch坐标的量子人工蜂群优化算法[J].计算机应用，2012,32(7):1935-1938.YI Z J,HE R H,HOU K.Quantum artificial bee colony optimization algorithm based on Bloch coordinates of quantum bit[J].Journal of Computer Applications,2012,32(7):1935-1938.
• [25] 李盼池，林晶晶.基于Bloch球面搜索的混沌量子免疫算法[J].系统工程与电子技术，2012,34(12):2592-2598.LI P C,LIN J J.Chaos quantum immune algorithm based on Bloch sphere[J].Systems Engineering and Electronics,2012,34(12):2592-2598.
• [26] 施光尧.量子衍生神经网络模型算法及应用研究[D].大庆：东北石油大学，2015.SHI G Y.Applied research on quantum-inspired neural network model and algorithm[D].Daqing:Northeast Petroleum University,2015.
• [27] 刘丽杰，李盼池，张强.基于量子行为进化算法的聚焦爬虫搜索策略[J].计算机应用研究，2012,29(11):4280-4283.LIU L J,LI P C,ZHANG Q.Search strategy of focused crawler based on Bloch quantum evolutionary algorithm[J].Application Research of Computers,2012,29(11):4280-4283.