基于零方差重要抽样和引导仿真的概率风险评估方法研究

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雅宝题库解析：
对安全关键的工程系统进行风险评估具有重要的意义。概率风险评估是一项系统而全面地评估工程系统风险的技术，其主要内容包括识别系统可能的风险场景、估计相应的概率和评估相应的后果等。随着系统规模和组成系统的各要素（硬件、软件、人员、过程变量）之间交互复杂性的增加，传统的完全依靠分析人员枚举系统可能风险场景的方法受到极大挑战。另外，由于实际中的安全关键系统通常采用高可靠的元件和纵深防御设计，发生严重事故的概率一般很低，因而实际中的概率风险评估经常面临小概率估计（稀有事件仿真）的难题。除获得相关概率的估计之外，得到这些概率对相关参数的导数也具有重要的价值。现有的大多数动态概率风险评估方法主要关注于概率的评估，而对如何获得相关的导数信息研究较少。结合概率风险评估的主要内容及当前存在的上述题目，本论文研究了基于零方差重要抽样和引导仿真的概率风险评估方法，主要包括以下几方面的内容：⑴ 提出了一种利用SimPRA引导仿真框架驱动仿真模型实现“自我表达”而自动生成系统风险场景的方法，结合一个经典的动态可靠性实例——储液罐和一个高度动态的化学反应堆系统对方法进行了示范和验证。⑵ 结合零方差重要抽样和SimPRA引导仿真，提出了一种新的加速稀有事件仿真的偏倚方法，该方法利用生成的风险场景作为场景“地图”来引导仿真遵从零方差重要抽样关于减小抽样方差的两个重要原则，选取代表三类不同题目的三个实例对方法进行了验证，并与文献中现有的一些重要偏倚方法进行了比较。⑶ 探讨了应用似然比方法来估计后果事件发生概率对相关参数的导数。给出了基于元件和基于系统两种常用形式的Monte Carlo仿真环境下的似然比导数估计方法；为降低导数估计的方差，将前面提出的加速稀有事件仿真的偏倚方法与似然比方法结合，给出了似然比方法在SimPRA引导仿真环境下的实现方法；在用一个简单的可以解析求解的静态可靠性实例对上述推导的似然比导数估计方法进行验证之后，对经典的储液罐实例进行了分析。