[發(fā)明專利]基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的海洋平臺多階段任務(wù)系統(tǒng)可靠性估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510925359.4
• 申請日: 2015-12-10
• 公開（公告）號: CN105426692B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李娟;馮磊;司小勝;陳秀榮;張寶琳;徐樹生;張鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 青島農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 青島聯(lián)信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37227
• 代理人: 徐艷艷;王月玲

1.一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的海洋平臺多階段任務(wù)系統(tǒng)可靠性估計方法，其特征在于：其步驟為：通過傳感器對系統(tǒng)的環(huán)境進行檢測，綜合利用傳感器所觀測的系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立個體多階段任務(wù)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)與當前實時數(shù)據(jù)信息之間的聯(lián)系，采用隨機濾波模型對階段區(qū)間進行建模，獲得多階段任務(wù)過程模型，估計任務(wù)時間的概率密度函數(shù)，獲得多階段任務(wù)系統(tǒng)的任務(wù)時間估計值；融合應(yīng)用歷史數(shù)據(jù)信息，建立多階段任務(wù)系統(tǒng)退化過程模型，估計多階段任務(wù)系統(tǒng)的壽命，獲得多階段任務(wù)系統(tǒng)的壽命估計值；

根據(jù)多階段任務(wù)過程模型和多階段任務(wù)系統(tǒng)退化過程模型的可靠性定義，綜合利用任務(wù)時間估計值和壽命估計值實時計算得到多階段任務(wù)系統(tǒng)的可靠性參考值；

使用維納過程建立多階段任務(wù)系統(tǒng)退化過程模型，建立多階段任務(wù)系統(tǒng)退化過程模型的具體步驟為：假定退化過程的起始讀數(shù)為Y(0)＝0，若起始時刻為t_i(i＝1,2,…,N)，則時間相關(guān)的監(jiān)測變量演變過程模型為

Y(t)＝y(tǒng)_i+λ(t-t_i)+σB(t-t_i) (16)

進一步，考慮融合應(yīng)用歷史數(shù)據(jù)信息，模型中λ演變?yōu)閯討B(tài)參數(shù)，用λ_i＝λ_i-1+η代替，其中η～N(0,Q)，則退化模型重構(gòu)為

λ i = λ i - 1 + η y i = y i - 1 + λ i - 1 ( t i - t i - 1 ) + σϵ i - - - ( 17 ) ]]>

其中ε_i～N(0,t_i-t_i-1)，λ_i的估計值由卡爾曼濾波算法得到，

由高斯分布假設(shè)和貝葉斯濾波原理得到λ_i的概率密度函數(shù)為

f λ i | Y i ( λ i | Y i ) = 1 2 πP i | i exp [ - ( λ i - λ ^ i ) 2 / 2 P i | i ] - - - ( 18 ) ]]>

設(shè)備的壽命通過首達時間的概念來定義，當公式(16)確定的退化值Y(t)首次達到預(yù)先設(shè)定的失效閾值w時,就認為設(shè)備失效；將設(shè)備壽命終止的時間定義為退化過程Y(t)首次穿越失效閾值w的時間,則設(shè)備t_i時刻的剩余使用壽命S_i被定義為：

S_i＝inf{s_i:Y(s_i+t_i)≥w|Y_i} (19)

令為剩余使用壽命的累積分布函數(shù)，由退化模型公式(17)預(yù)測t_i時刻的退化概率密度函數(shù)考慮模型分布為正態(tài)分布，有則t_i時刻多階段任務(wù)系統(tǒng)的估計壽命的概率密度函數(shù)和累積分布函數(shù)分別為：

f T d | Y i ( t d | Y i ) = w - y i 2 π ( t d - t i ) 3 ( P i | i ( t d - t i ) + σ 2 ) exp ( - ( w - y i - λ ^ i ( t d - t i ) ) 2 2 ( t d - t i ) ( P i | i ( t d - t i ) + σ 2 ) ) , t d > t i F T d | Y i ( t d | Y i ) = 1 - Φ ( w - y i - λ ^ i ( t d - t i ) P i | i ( t d - t i ) 2 + σ 2 ( t d - t i ) ) + exp ( 2 λ ^ i ( w - y i ) σ 2 + 2 P i | i ( w - y i ) 2 σ 4 ) Φ ( - 2 P i | i ( w - y i ) ( t d - t i ) + σ 2 ( λ ^ i ( t d - t i ) + w - y i ) σ 2 P i | i ( t d - t i ) 2 + σ 2 ( t d - t i ) ) - - - ( 20 ) . ]]>