[發明專利]一種動量輪壽命預測方法

在審

• 申請號: 201811466555.X
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109359432A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 陸丹萍;張子龍;魯啟東;劉斌;聶欽博;馬瑞
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 包姝晴;劉琰

本發明公開了一種動量輪壽命預測方法，包含以下過程：步驟S1、取動量輪功耗作為動量輪特征性能參數，采用一元Wiener過程建立動量輪的性能退化模型；步驟S2、采用極大似然估計方法獲得動量輪的性能退化模型中的漂移系數和擴散系數；步驟S3、設定動量輪的性能失效閾值，并根據所述失效閾值得到動量輪的壽命的期望和方差。本發明解決了由于經費、進度的限制，地面無法進行大樣本長時間的壽命試驗，難以獲得壽命預計所需要的失效數據的統計結論無法對長壽命的動量輪的壽命進行準確評估的問題。

技術領域

本發明涉及設備故障預測與健康管理技術領域，特別涉及一種動量輪壽命預測方法。

背景技術

傳統剩余壽命預測方法大多是以長壽命的動量輪樣品某個單一物理量的歷史壽命數據為基礎，通過對其單變量的退化數據分析確定長壽命的動量輪樣品的剩余壽命分布軌跡。然而各種新型的行業，如機械工業、化學工業、電子工業、航天工業等眾多領域涌現出了大量使用壽命長、可靠性高的長壽命的動量輪樣品。傳統的壽命實驗和加速壽命實驗都很難在較短的時間內獲得長壽命的動量輪樣品的失效數據，導致傳統的剩余壽命預測不能得到可靠的預測結果。并且該類長壽命的動量輪樣品往往成本高昂、數量稀少、失效機理復雜，難以進行大樣本加速壽命試驗，因此目前沒有公認的、成熟的動量輪失效模型。但是高可靠性、長壽命的動量輪樣品的失效與其性能退化存在著密切的聯系，因此可以通過選取合適的退化參數，采用得到的性能退化數據進行可靠性建模。

動量輪是航空長壽命的動量輪樣品上必不可少的復雜設備，研究動量輪退化機理發現其失效原因與軸承溫度、潤滑劑系統、電流、轉速等因素有關。而這種因素對動量輪的影響循序漸進的，表現在動量輪的某種性能是隨著時間的延長而緩慢下降的，直至完全失效。而衛星用長壽命動量輪具有高可靠性、長壽命特點，在軌或地面運行時極少發生失效，因此難以獲取失效時間數據。同時，由于衛星動量輪試驗樣本量小，在小子樣無失效情況下，利用傳統可靠性建模方法建立動量輪可靠性模型無法準確評估動量輪壽命。

發明內容

本發明的目的是提供一種動量輪壽命預測方法，通過建立基于性能退化的動量輪失效模型，能夠基于小樣本在有限時間內的壽命試驗數據以及利用地面和在軌容易采集的數據信息評估出長壽命動量輪壽命，用以解決在現有技術中由于經費、進度的限制，地面無法進行大樣本長時間的壽命試驗，難以獲得壽命預計所需要的失效數據的統計結論無法對長壽命的動量輪的壽命進行準確評估的問題。

為了解決上述問題，本發明通過以下技術方案實現：

一種動量輪壽命預測方法，包含以下過程：

步驟S1、取動量輪功耗作為動量輪特征性能參數，采用一元Wiener過程建立動量輪的性能退化模型。

步驟S2、采用極大似然估計方法獲得動量輪的性能退化模型中的漂移系數和擴散系數。

步驟S3、設定動量輪的性能失效閾值，并根據所述失效閾值得到動量輪的壽命的期望和方差。

進一步的，所述步驟S1中的動量輪的性能退化模型為：

X(t)＝μt+σW(t)

式中，W(t)為標準布朗運動，μ為漂移系數，σ為擴散系數。

進一步的，所述步驟S2中的漂移系數μ和擴散系數的平方值σ²為：

式中，Δx_ij～N(μΔt,σ²Δt)，Δt_ij＝t_ij-t_i(j-1),i＝1,2,...,n,j＝1,2,...,m_i，X_i1,...,X_{im i}長壽命的動量輪樣品i在時刻t_i1,...,t_{im i}測量產品的性能退化量而得到其測量值。