[發(fā)明專利]一種不確定退化測量數(shù)據(jù)下的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310409735.5
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103488881A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡昌華;司小勝;何華鋒;周濤;張建勛;張琪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍第二炮兵工程大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可靠性工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種不確定退化測量數(shù)據(jù)下的對高可靠性設(shè)備進行剩余壽命預(yù)測的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的剩余壽命預(yù)測方法，主要分為兩大類：基于模型的方法和基于數(shù)據(jù)的方法。基于模型的方法包括基于機理模型的方法和基于統(tǒng)計模型的方法。其中，基于機理模型的方法由于系統(tǒng)的復(fù)雜性和隨機性，難以得到系統(tǒng)準確的機理模型，使得該方法的應(yīng)用受到限制：基于統(tǒng)計模型的方法綜合利用了系統(tǒng)機理知識和狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以充分利用已有信息對剩余壽命進行預(yù)測。基于數(shù)據(jù)的方法充分利用了設(shè)備的有效測試數(shù)據(jù)，不需要建立系統(tǒng)性能退化過程的機理模型，然而，由于測量得到的數(shù)據(jù)會受到各種干擾以及噪聲的影響，使測量數(shù)據(jù)存在一定的不確定性，這將降低對設(shè)備剩余壽命的預(yù)測的準確性。

在工程實踐中，基于設(shè)備的測量退化數(shù)據(jù)進行剩余壽命預(yù)測得到了很大的關(guān)注.由于系統(tǒng)隨機退化過程和測量誤差的影響，測量數(shù)據(jù)中不可避免包含退化隨機性和測量不確定性.然而，現(xiàn)有基于觀測數(shù)據(jù)的剩余壽命估計研究中，沒有將退化隨機性和測量不確定性對估計的剩余壽命分布的影響同時考慮，因此基于數(shù)據(jù)的剩余壽命預(yù)測方法在解決實際問題上的應(yīng)用受到了很大的限制，至今沒有見到相關(guān)的報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)狀況，本發(fā)明的目的是：提供一種充分利用設(shè)備在性能退化過程中得到的測量數(shù)據(jù)，科學(xué)預(yù)測高可靠性設(shè)備個體壽命和總體壽命特征量，以解決不確定測量數(shù)據(jù)下設(shè)備的剩余壽命預(yù)測問題。

現(xiàn)將本發(fā)明構(gòu)思及技術(shù)解決方案敘述如下：

本發(fā)明的基本構(gòu)思是，對于潛在性能退化過程可以采用帶漂移的維納模型近似地描述，而不確定測量的影響可以在性能退化狀態(tài)的基礎(chǔ)上通過引入加性噪聲的方式考慮；然后利用濾波技術(shù)，實現(xiàn)了潛在退化狀態(tài)的實時估計；在退化狀態(tài)估計的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)同時考慮退化狀態(tài)不確定性和測量不確定性的剩余壽命預(yù)測，以提高剩余壽命預(yù)測的準確性。

根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明一種不確定退化測量數(shù)據(jù)下的設(shè)備剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：建立不確定退化測量數(shù)據(jù)下的設(shè)備性能退化模型：

步驟1.1：潛在性能退化過程，將性能退化過程{X(t)，t≥0}選取為基于維納過程的性能退化模型：

X(t)＝X(0)+θt+σB(t)????????????????(1)

其中，θ是漂移系數(shù)，σ(σ＞0)是擴散系數(shù)；{B(t)，t≥0}是標準布朗運動，且有σB(t)□N(0，σ²t)，用來刻畫退化過程的隨機動態(tài)及退化過程隨時間變化的不確定性.令X(0)＝x₀表示初始退化狀態(tài).不失一般性，令x₀＝0；

步驟1.2：不確定測量數(shù)據(jù)，令{Y(t)，t≥0}表示對應(yīng)的測量過程，通過測量過程建立潛在的退化狀態(tài)與不確定測量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。采用以下退化領(lǐng)域最常用的測量模型，即t時刻的潛在退化狀態(tài)與測量之間的關(guān)系為：

Y(t)＝X(t)+ε?????????????????(2)

其中，ε是隨機測量誤差，假設(shè)在任一時刻t測量誤差是獨立同分布的，且有ε□N(0，γ²).進一步假設(shè)ε與B(t)是相互獨立的；

步驟1.3：基于以上的模型描述，一旦隨機退化過程{X(t)，t≥0}首次達到預(yù)先給定的失效閾值ω，則認為設(shè)備失效，根據(jù)首達時間的概念，設(shè)備的壽命T可以定義為

T＝inf{t：X(t)≥ω|X(0)＜ω}，???????????(3)

其中，ω為預(yù)先給定的失效閾值；