[發(fā)明專利]一種不完備信息條件下深井提升機關(guān)鍵部件耦合失效相關(guān)性建模方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810087587.2
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108345731A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧昊;朱真才;彭玉興;周公博;曹國華;沈剛;李偉;江帆;花純利
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

1.一種不完備信息條件下深井提升機關(guān)鍵部件耦合失效相關(guān)性建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：采集提升機關(guān)鍵部件不同失效模式下的故障數(shù)據(jù)樣本，統(tǒng)計不完備信息條件下各失效模式隨機響應(yīng)的統(tǒng)計矩信息；

步驟2：采用函數(shù)逼近方法獲得各失效模式的邊緣概率分布函數(shù)；

步驟3：采用擬合優(yōu)度檢驗準(zhǔn)則分析各對失效模式間的概率相關(guān)屬性，確定描述零件失效不同相關(guān)屬性的最佳copula函數(shù)；

步驟4：結(jié)合步驟2中獲得的各失效模式的邊緣概率分布函數(shù)和步驟3中確定的各最佳copula函數(shù)，建立混合copula函數(shù)模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不完備信息條件下深井提升機關(guān)鍵部件耦合失效相關(guān)性建模方法，其特征在于，

步驟1中所述的提升機關(guān)鍵部件不同失效模式下的故障數(shù)據(jù)樣本包括：提升機關(guān)鍵部件的應(yīng)力、應(yīng)變、頻率響應(yīng)、磨損量以及溫度變化量；所述的不完備信息條件下各失效模式隨機響應(yīng)的統(tǒng)計矩信息采用隨機攝動方法求解，即

其中，E表示某失效模式隨機響應(yīng)的均值，

Var表示某失效模式隨機響應(yīng)的方差，

Tm表示某失效模式隨機響應(yīng)的三階矩，

Y表示故障數(shù)據(jù)樣本向量，

Y^T表示故障數(shù)據(jù)樣本向量的轉(zhuǎn)置向量，

g(Y)表示隨機響應(yīng)函數(shù)，

Var(Y)表示故障數(shù)據(jù)樣本向量的方差，

μ₄(Y)表示故障數(shù)據(jù)樣本向量的四階矩，

為(·)的Kronecker冪，符號代表Kronecker積。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不完備信息條件下深井提升機關(guān)鍵部件耦合失效相關(guān)性建模方法，其特征在于，

步驟2中所述的函數(shù)逼近方法采用截斷Edgeworth級數(shù)逼近方法，結(jié)合步驟1中得到故障數(shù)據(jù)樣本和統(tǒng)計矩信息，可得到逼近的概率分布函數(shù)為，

其中：

Φ(·)表示標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的累積概率分布函數(shù)；

表示標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的概率密度函數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不完備信息條件下深井提升機關(guān)鍵部件耦合失效相關(guān)性建模方法，其特征在于，

步驟3中所述的擬合優(yōu)度檢驗準(zhǔn)則采用赤池信息準(zhǔn)則，具體表達為，

其中，

C(u_i,v_i；θ)表示已知的copula函數(shù)；

u_i和v_i表示經(jīng)過統(tǒng)計處理后的隨機變量，具體表達為，

其中，y_1i,y_2i分別表示兩種失效模式下故障數(shù)據(jù)樣本，i表示樣本個數(shù)，N表示故障數(shù)據(jù)樣本量，rank(y_1i)或rank(y_2i)表示對提升機故障數(shù)據(jù)樣本的排序，即{y₁₁,…,y_1N}或{y₂₁,…,y_2N}；

所述的最佳copula函數(shù)是指描述同類型相關(guān)屬性copula函數(shù)中AIC值最小的copula函數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不完備信息條件下深井提升機關(guān)鍵部件耦合失效相關(guān)性建模方法，其特征在于，步驟4具體為：

4.1對提升機關(guān)鍵部件不同失效模式下故障數(shù)據(jù)樣本進行歸一化處理；

4.2計算提升機關(guān)鍵部件不同失效模式下故障數(shù)據(jù)樣本間的秩相關(guān)系數(shù)；

4.3將得到的各秩相關(guān)系數(shù)分別代入到步驟3中得到的各最佳copula函數(shù)中，以確定各最佳copula函數(shù)中的待定系數(shù)；

4.4所述的描述兩失效模式間相關(guān)屬性的混合copula函數(shù)的形式為

C_mix＝w₁C₁(u,v；α)+w₂C₂(u,v；β)+w₃C₃(u,v；θ)

其中，

C₁，C₂，C₃表示步驟3中確定的最佳copula函數(shù)，分別描述兩失效模式間的對稱相關(guān)、上尾相關(guān)以及下尾相關(guān)特性；

u，v表示各失效模式的邊緣分布函數(shù)；

α，β，θ分別表示混合copula函數(shù)中各最佳copula函數(shù)C₁，C₂，C₃的待定系數(shù)；

w₁，w₂，w₃表示混合copula函數(shù)中各最佳copula函數(shù)C₁，C₂，C₃的權(quán)重系數(shù)，且有w₁+w₂+w₃＝1，采用像集法求解。