● 摘要
随着科学技术的不断进步，现代武器装备性能日益提高的同时也更加复杂和昂贵，安全性已经成为武器装备的核心要素之一。装备发生安全事故不仅会造成巨大的经济损失，还会影响战斗力，甚至可能会影响到国家安全。事故的产生和发展是一个多种因素共同作用下的动态过程，事故后果的严重性又决定了基本不可能进行真实的事故试验，因此建模/仿真就成为一项重要的研究手段。本文通过对系统安全性仿真理论与方法的分析讨论，对事故过程的建模与仿真方法进行了深入研究。本文首先分析论述了系统安全性基本概念和系统安全性仿真理论与方法，从安全与安全性等基本概念入手，对系统安全性仿真的概念和内涵进行了界定，从技术框架、工作流程和关键技术三个方面论述了系统安全性仿真技术体系。在此基础上，对事故过程的离散事件与连续时间相结合的混合特性进行了分析，提出了与此相适应的“面向过程开展分析，面向对象构建模型”的建模方法。在分析概念模型和常用建模方法的基础上，提出了实体事件序列图（Entity ESD）建模方法，结合事故过程特点，对传统的事件序列图（ESD）方法进行改进，扩展了环节事件元素，增加了实体对象类图形元素。利用ESD的传统元素对事故过程进行宏观描述，利用实体对象元素对过程进行微观描述，从而由过程特性逐渐深入到实体特性，建立完整的事故过程概念模型，为后续系统建模提供详实的信息。针对事故过程的混合特性，对离散事件系统规范（DEVS）理论进行了改进，提出了适用于事故过程建模的混合DEVS模型，并构建了事故过程中的人、机、环三大类实体模型用于描述各实体的行为和状态，构建了耦合模型用于形成完整的系统模型。给出了详细的建模过程，开发了相应的仿真算法。研究了DEVS模型与HLA的集成技术，给出了接口映射关系和时间推进机制及运行管理技术，用于建立面向安全的分布式仿真系统。论文最后以潜艇动力系统为例，通过功能结构分析和事故统计分类，利用本文提出的建模/仿真技术方法，对潜艇动力系统安全性仿真平台体系结构进行了设计，并结合典型事故过程进行了仿真分析，验证了建模/仿真方法的可行性。