[發(fā)明專利]一種航空電纜剩余壽命預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911145288.0
• 申請(qǐng)日: 2019-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110955963B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張紹杰;張?jiān)旅?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G01N3/32;G01R31/12;G06F119/04
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 上官鳳棲

1.一種航空電纜剩余壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、利用極大似然估計(jì)法得到電纜壽命分布的似然函數(shù)和威布爾參數(shù)的初始值，威布爾參數(shù)包括代表失效機(jī)理的形狀參數(shù)和代表實(shí)際剩余壽命的特征參數(shù)；

步驟二、通過(guò)小樣本貝葉斯估計(jì)法求解威布爾特征參數(shù)，根據(jù)加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)，考慮形狀參數(shù)隨環(huán)境應(yīng)力不變的情況，將威布爾分布轉(zhuǎn)換為指數(shù)形式，采用先驗(yàn)矩方法求解先驗(yàn)參數(shù)，通過(guò)共軛先驗(yàn)分布得到特征參數(shù)的點(diǎn)估計(jì)結(jié)果；

步驟三、根據(jù)加速壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)，考慮形狀參數(shù)隨環(huán)境應(yīng)力強(qiáng)度變化而變化的情況，利用bootstrap自助法求解含有兩個(gè)先驗(yàn)參數(shù)的先驗(yàn)分布，通過(guò)貝葉斯估計(jì)原理得到后驗(yàn)分布的基礎(chǔ)上，采用馬爾科夫鏈蒙特卡羅中的Metropolis-Hastings采樣算法求解后驗(yàn)分布，得到特征參數(shù)的值；

步驟四、基于得到的特征參數(shù)，通過(guò)電纜失效的機(jī)理，建立環(huán)境應(yīng)力下電纜剩余壽命的失效物理模型；

步驟五、基于得到的特征參數(shù)，利用環(huán)境應(yīng)力與特征參數(shù)關(guān)系，建立表征特征參數(shù)與環(huán)境應(yīng)力間關(guān)系的支持向量機(jī)模型；

步驟六、根據(jù)失效物理模型和支持向量機(jī)模型，建立電纜特征壽命預(yù)測(cè)模型。

2.如權(quán)利要求1所述的一種航空電纜剩余壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述步驟一的具體過(guò)程為：

電纜的剩余壽命t的分布數(shù)據(jù)符合二參數(shù)的威布爾分布，其概率分布函數(shù)和概率密度分布函數(shù)分別為：

其中，m為形狀參數(shù)，表示加速壽命試驗(yàn)中產(chǎn)品的失效機(jī)理；η為特征參數(shù)，用于表征產(chǎn)品的實(shí)際剩余壽命；

采用加速壽命試驗(yàn)作為用于研究電纜老化失效的試驗(yàn)方法，設(shè)樣品受到p種不同類型的典型環(huán)境應(yīng)力s＝(s₁,s₂,…,s_p)，其中p≥1，并將試驗(yàn)條件分為k組環(huán)境應(yīng)力，其中k≥2，在第i組定時(shí)截尾試驗(yàn)環(huán)境下，有n_i個(gè)電纜樣品參與試驗(yàn)，t_iτ為試驗(yàn)截止的失效時(shí)間，r_i為試驗(yàn)樣品的失效數(shù)，得到有關(guān)失效時(shí)間的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為其中i＝1,2,…,k；因此，完全壽命下的r_i個(gè)子樣失效樣品的似然函數(shù)為：

其中，下標(biāo)i表示第i組定時(shí)截尾試驗(yàn)環(huán)境下；

n_i-r_i個(gè)未發(fā)生失效的子樣似然函數(shù)為：

將完全壽命數(shù)據(jù)集和未發(fā)生失效數(shù)據(jù)集結(jié)合，定時(shí)截尾試驗(yàn)中關(guān)于m_i,η_i的似然函數(shù)為：

將似然函數(shù)取對(duì)數(shù)，得到：

通過(guò)極大似然函數(shù)，對(duì)m_i,η_i求偏導(dǎo)：

對(duì)上式進(jìn)行化簡(jiǎn)，得到超越方程：

利用matlab求解上述超越方程，通過(guò)二分法對(duì)根所在的區(qū)間進(jìn)行逐次二分，不斷接近真實(shí)解的方法，得到關(guān)于威布爾參數(shù)m_i,η_i的初始值。