随着现代机电系统向复杂化、精密化以及多学科并存的方向发展，实际机电系统设计往往难以回避定性的、不精确的、不完全的和不确定的信息。一方面，设计方案和结构、造型的确定，材料、设计参数与系数（如载荷、应力、强度、刚度和寿命等）的选择，以及工艺流程的规划等，不仅涉及一系列技术因素（如设计水平、制造工艺水平、使用维护条件等），而且也涉及多种人文因素（如经济效益、社会效益、环境保护、资源利用及可持续发展等），这些因素存在着不同程度的不确定性。另一方面，上述问题的处理需要设计人员根据经验和知识进行判断、推理和决策，此时大多也表现出不同程度的认知不确定性。在多种随机和认知不确定因素的影响下，传统的可靠性设计理论已无法满足实际工程中对复杂机电系统可靠性的严格要求以及全寿命周期费用的控制。全面认识、系统分析这些不确定因素及其对机电系统性能与演变过程的影响，从而有效地提高机电产品的设计水平和可靠性，已成为影响机电产品质量、性能和成本等的关键因素。尤其是在高精尖机电系统和大型复杂装备（如卫星、火箭、核设施、飞行器等）的开发设计过程中，定量地研究并分析认知不确定性，建立合理的数学模型，能够有效地提高产品的可靠性，进而极大地减少潜在风险。因此，近年来国际上越来越多的学者和工程技术人员开始关注认知不确定性条件下的系统可靠性分析。在这种背景下，本文从不同角度和层面对认知不确定性下的系统可靠性的若干关键技术进行了系统的探索和研究，其主要研究内容和创新成果如下：　　 （1）基于多级模糊综合评判的可靠性分配方法研究。考虑系统可靠性影响因素的层次性，将多级模糊综合评判方法应用于系统可靠性分配中，分析了多级模糊综合评判在可靠性分配中的应用流程。通过在柴油机机体及气缸盖子系统可靠性指标分配中的实际应用，表明了多级模糊综合评判方法在系统可靠性分配中具有优越性。　　 （2）基于模糊相似比例与模糊综合评判的可靠性分配方法研究。为了克服模糊综合评判在可靠性分配中的不足，并充分利用旧型号的可靠性数据，提出了模糊相似比例方法与模糊综合评判方法相结合的系统可靠性分配方法。考虑旧型号与新型号的相似度，引入模糊相似度概念，并根据不同的权重因子将模糊相似比例分配与模糊综合评判分配相结合，获得了一定置信水平下的可靠性分配值。　　 （3）认知不确定性和客观不确定性同时存在时的结构可靠性分析方法研究。以航天器用谐波齿轮减速器为研究对象，引入区间分析方法，提出了一种同时考虑设计参数的认知不确定性和客观不确定性的系统可靠性建模方法，并运用蒙特卡罗模拟法对所提出的模型进行了验证。为了找出影响系统失效概率的主要因素，对模型参数进行了灵敏度分析，从而为更好地开展可靠性设计工作奠定了基础。　　 （4）基于模糊退化数据的竞争失效可靠性评估方法研究。针对竞争失效过程下的可靠性评估问题，给出了独立竞争失效模型和相关竞争失效模型，并对冲击过程和退化过程进行了分析。在退化过程分析中，考虑了认知不确定性对退化数据的影响，采用模糊数对其进行表征。基于冲击过程和退化过程的分析，应用故障树分析方法和多态可靠性分析方法对独立竞争失效和相关竞争失效下的系统可靠性进行了评估。所提出的可靠性评估模型具有广泛的应用前景，为系统的寿命管理和维修决策提供了有效的技术支撑。　　 （5）认知和客观不确定性下的全寿命周期费用可靠性优化设计方法研究。作为可靠性优化设计的重要组成部分，全寿命周期费用分析是提高产品竞争力的有效途径之一。在对目前存在的一些全寿命周期费用模型及其应用情况进行比较分析的基础上，建立了考虑设计参数和变量认知不确定性的可靠性优化设计模型，通过工程实例阐述了所提出的模型的具体应用，为动态不确定性优化设计奠定了基础。