[發(fā)明專利]一種基于慣導(dǎo)平臺的退化加速試驗優(yōu)化設(shè)計方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110928269A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡昌華;司小勝;李天梅;喻勇;張建勛;杜黨波;裴洪;龐哲楠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學(xué)
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發(fā)明公開一種基于慣導(dǎo)平臺的退化加速試驗優(yōu)化設(shè)計方法及系統(tǒng)，所述優(yōu)化設(shè)計方法包括：獲取慣性平臺的漂移退化參數(shù)；根據(jù)漂移退化參數(shù)確定多個退化候選模型；確定多個實驗方案樣本；根據(jù)各退化候選模型和各實驗方案樣本確定各退化候選模型在各實驗方案樣本條件下對應(yīng)的貝葉斯D準則優(yōu)化值；根據(jù)各貝葉斯D準則優(yōu)化值確定各退化候選模型在各試驗方案樣本條件下對應(yīng)的新貝葉斯準則優(yōu)化值；從多個所述新貝葉斯準則優(yōu)化值中選取最大的新貝葉斯準則優(yōu)化值對應(yīng)的試驗方案樣本作為最優(yōu)試驗方案樣本。本發(fā)明同時考慮退化模型不確定性和參數(shù)不確定性，提高了確定最優(yōu)試驗方案樣本的準確性和魯棒性，從而會進一步影響后續(xù)慣導(dǎo)平臺系統(tǒng)壽命預(yù)測精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于慣導(dǎo)平臺的退化加速試驗優(yōu)化設(shè)計方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷探索與進步，工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域朝著人類生活的各個方面發(fā)展，而相應(yīng)而來的就是工業(yè)系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，規(guī)模不斷的在擴大，非線性和不確定性也越來越高。這些系統(tǒng)由于自身的工作以及所處工作環(huán)境的影響，使得其工作性能不可避免的隨著時間的推移而發(fā)生退化，比如運行過程中的磨損、腐蝕、部件相互之間的沖擊、外部工作環(huán)境的變化等影響，隨著此類退化的不斷加劇，最終會造成整個系統(tǒng)的失效。在實際的工程領(lǐng)域中，一些系統(tǒng)的可靠性和安全性要求較高，比如國防軍事工業(yè)系統(tǒng)、航天系統(tǒng)、能源工業(yè)系統(tǒng)等，這類系統(tǒng)一旦發(fā)生失效，將造成難以估量的人身和財產(chǎn)損失。因此，根據(jù)退化數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)壽命預(yù)測建模是保障安全生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。系統(tǒng)壽命預(yù)測一般采用監(jiān)測的工作條件下退化數(shù)據(jù)或者壽命數(shù)據(jù)，但是由于常規(guī)應(yīng)力下，系統(tǒng)退化速率較為緩慢且往往難以得到退化信息豐富的監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此加速退化試驗是一種快速有效獲取系統(tǒng)退化信息的方法。加速試驗分類按照加速應(yīng)力的分類主要包括：恒定應(yīng)力加速試驗、步進應(yīng)力加速試驗、步降應(yīng)力加速試驗方案等。其中，恒定應(yīng)力加速試驗是最基礎(chǔ)也是最簡單可靠的試驗方案，其設(shè)計包括加速應(yīng)力的選擇、試驗樣本數(shù)量的選擇、測試間隔、測試次數(shù)以及各應(yīng)力下樣本數(shù)量分配等。

通常情況下，慣導(dǎo)平臺加速退化試驗開展會受試驗成本限制，成本控制下各實驗方案直接決定得到的實驗數(shù)據(jù)特征(如樣本數(shù)量、測試間隔和測試次數(shù)等)，試驗數(shù)據(jù)特征又會進一步影響后續(xù)的壽命預(yù)測精度。因此，加速試驗方案的優(yōu)化設(shè)計在壽命預(yù)測與健康管理的工程實際中是一個關(guān)鍵的步驟，也是一個亟需解決的問題。

當前針對慣導(dǎo)平臺的加速退化試驗設(shè)計中通常假設(shè)退化模型已知，而僅考慮模型參數(shù)的不缺確定性，因此存在當前基于慣導(dǎo)平臺的退化加速試驗設(shè)計方案中模型單一的問題，如何同時考慮退化模型不確定性和參數(shù)不確定性問題來確定加速退化試驗成為本領(lǐng)域亟需解決技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于慣導(dǎo)平臺的退化加速試驗優(yōu)化設(shè)計方法及系統(tǒng)，以實現(xiàn)同時考慮退化模型不確定性和參數(shù)不確定性來確定最優(yōu)試驗方案樣本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于慣導(dǎo)平臺的退化加速試驗優(yōu)化設(shè)計方法，所述優(yōu)化設(shè)計方法包括：

獲取所述慣性平臺的漂移退化參數(shù)；

根據(jù)所述漂移退化參數(shù)確定多個退化候選模型；

確定多個實驗方案樣本；

根據(jù)各所述退化候選模型和各所述實驗方案樣本確定各所述退化候選模型在各所述實驗方案樣本條件下對應(yīng)的貝葉斯D準則優(yōu)化值；

采用貝葉斯模型平均方法，根據(jù)各所述貝葉斯D準則優(yōu)化值確定各所述退化候選模型在各所述試驗方案樣本條件下對應(yīng)的新貝葉斯準則優(yōu)化值；

從多個所述新貝葉斯準則優(yōu)化值中選取最大的所述新貝葉斯準則優(yōu)化值對應(yīng)的試驗方案樣本作為最優(yōu)試驗方案樣本。

可選的，所述根據(jù)各所述退化候選模型和各所述實驗方案樣本確定各所述退化候選模型在各所述實驗方案樣本條件下對應(yīng)的貝葉斯D準則優(yōu)化值，具體包括：