大规模多阶段任务系统马尔可夫可靠性模型的存储和计算

摘要

由于马尔可夫模型在进行多阶段任务系统的可靠性分析时,系统状态随部件增加呈指数增长,从而导致大规模条件下模型求解所需的存储量和计算量十分巨大.而根据马尔可夫模型中转移速率矩阵Q的取值规律和稀疏特性,给出了矩阵Q中元素qij基于状态二进制表示的计算公式,并提出了一种Q矩阵压缩存储(QMCS)方法.在模型压缩存储的基础上,进一步提出了基于Krylov子空间的可靠性求解算法.通过算例对比了不同压缩存储方案和不同求解算法的存储量、计算时间和可靠性结果,分析表明基于QMCS和Krylov子空间的模型求解方法具有较高的存储和计算效率,特别是在矩阵规模较大的情况下,该方法的计算耗时优于其他方法,且结果精度也能满足可靠性计算需求.