[發明專利]基于多元混合時序分析的多性能參數加速退化試驗產品壽命預測方法

無效

• 申請號: 201010556007.3
• 申請日: 2010-11-23
• 公開（公告）號: CN102042848A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 王立;姜同敏;李曉陽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01D21/00
• 分類號: G01D21/00;G01N3/00;G06F19/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 官漢增

技術領域

本發明涉及一種加速退化試驗壽命預測及可靠性評估方法，屬于加速試驗評估技術領域。

背景技術

越來越多長壽命高可靠性產品的出現，使產品壽命與可靠性評估更加困難。基于產品性能退化信息預測產品壽命及可靠度成為一種有效途徑。為了針對這些難以獲得失效數據，但可以獲得性能退化數據的產品進行可靠性評估，出現了退化試驗的方法。為了在更短的時間內獲得更多有效的產品性能退化信息，進一步出現了加速退化試驗的方法。

然而，現有的加速退化試驗產品壽命預測方法仍存在一些不足：

首先，在以往的基于性能退化的產品壽命預測中，往往是假設產品的某一個性能參數隨時間退化，當該性能參數退化至某一失效閾值時，產品發生失效，產品的壽命即為從該性能參數退化開始至其穿越失效閾值的時間。通過對該性能參數的退化隨機過程建模，并給定失效閾值，可以根據該性能參數的退化數據預測至其穿越失效閾值，從而給出產品的壽命預測結果。然而在實際工程中，產品的失效通常不是由某個單一性能參數的退化導致，而是由多個錯綜復雜的性能參數綜合退化作用的結果。為了得出對產品更加精確的退化過程及壽命預測，就需要采用更加接近客觀現實的模型，來全面描述產品多個性能參數的實際退化過程。

其次，實際工程中由于受到環境干擾及設備控制等因素影響，產品的性能參數退化過程存在隨機性及周期性變化，對此，基于產品單一性能參數并對性能參數退化過程進行全面描述的產品性能退化預測已有大量的相關研究。然而，由產品多性能參數之間的退化及其與環境干擾及設備控制等因素的交互影響而導致產品失效在實際工程中更加常見，如果在對產品的多性能參數退化過程的建模時，未考慮這種性能參數之間與其他干擾因素的交互影響，則得到的產品性能退化過程描述及預測不夠符合客觀實際。

另外，在現有的加速退化試驗產品壽命預測中，多為針對產品單一性能參數在各加速應力水平下的退化過程，通過建立該性能參數的退化量特征值與應力水平的關系，得到該性能參數在正常應力水平下的退化過程，從而得到產品的加速退化試驗壽命預測結果。實際工程中產品多為多性能參數退化過程，需要根據產品在各加速應力水平下的多性能參數退化過程，建立多性能參數與應力水平的關系，使得產品的加速退化試驗壽命預測結果更為準確。

最后，對于加速退化試驗的產品壽命預測，目前已有基于加速退化試驗單一性能參數采用一元時序分析等方法考慮加速退化隨機過程的隨機性和周期性的產品壽命預測研究，但尚未出現基于加速退化試驗多性能參數并能全面描述退化隨機過程特性的產品壽命預測研究。因此，針對加速退化試驗能夠全面合理描述性能加速退化隨機過程的多性能參數產品壽命預測方法亟待研究。

趨勢預測一直都是多元時間序列分析中重要的研究內容。時間序列趨勢預測的基本假設是可利用的信息都包含在歷史數據中，歷史數據決定了未來時間序列的趨勢，但是這種假設過多的依賴于時間序列歷史數據，而忽略(或者說淡化)了事物之間的關聯性，忽略了外部因素對時間序列走勢的影響，多元時間序列的建模和預測則是更多的考慮到多元協方差(和相關系數)在建模過程中的重要作用，比一元時間序列建模和預測更具備應用潛力，是一種適于描述產品多性能參數退化隨機過程的方法。

因此采用多元時序分析方法，針對產品的多性能參數，進行多參數加速退化試驗產品壽命預測為一種有效途徑。在國內外現有相關加速退化試驗產品壽命預測方法文獻中，尚未見到基于多元時序分析方法的報道。

然而，應用多元時序分析進行加速退化試驗產品壽命預測還需要解決以下問題：

首先，產品多性能參數不僅隨時間退化，不同參數之間也相互影響，如果僅采用多元線性回歸模型，只能描述同一時刻不同性能參數之間的相關關系，而不能描述它們在不同時刻的關系，因此多元線性回歸模型只是一個靜態模型，只能對產品多性能參數進行靜態描述。如何既將多性能參數隨時間的退化又將其相互之間的影響進行描述，需要尋找新的建模方法。

其次，由于環境和設備等因素影響，產品性能參數變化具有隨機性和周期性，如何考慮實際工程中產品性能參數時序隨機性和周期性的特點，以及這些特點在多性能參數退化過程中的相關性，采用相應的多元時序分析方法進行描述，是需要突破的一個難點。

另外，產品多性能參數退化過程是一個非平穩隨機過程，現有的多元時序分析方法僅針對平穩隨機過程有效，如何找到多性能參數退化隨機過程中非平穩部分與平穩部分的關系，并對其采用相應的模型描述，需要對產品多性能參數的退化隨機過程的平穩性進行深入分析。