[發(fā)明專利]一種不確定壽命預(yù)測(cè)信息下航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011631636.8
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112668794A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸寧云;陳闖;姜斌;邢尹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q10/00;G07C5/00;G07C5/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐紅梅

1.一種不確定壽命預(yù)測(cè)信息下航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、基于傳感器采集到的歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行不確定性建模；

S2、基于實(shí)時(shí)獲得的在役發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用建立好的模型獲得此在役發(fā)動(dòng)機(jī)置信水平下的剩余壽命預(yù)測(cè)區(qū)間；

S3、基于獲得的剩余壽命預(yù)測(cè)區(qū)間，計(jì)算高斯分布的位置參數(shù)和尺度參數(shù)，構(gòu)建剩余壽命概率分布；

S4、已知修復(fù)性維修費(fèi)用和預(yù)測(cè)性維修費(fèi)用的情況下，計(jì)算各種各樣維修時(shí)間和可能失效時(shí)間下的成本矩陣；

S5、基于構(gòu)建的剩余壽命概率分布和計(jì)算的成本矩陣，構(gòu)建期望的維修成本率函數(shù)；

S6、通過最小化期望的維修成本率函數(shù)，獲得最優(yōu)的維修時(shí)間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不確定壽命預(yù)測(cè)信息下航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S1中傳感器采集到的歷史數(shù)據(jù)包括溫度、壓力和轉(zhuǎn)速，建立的不確定性模型為：

其中，X表示航空發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、壓力和轉(zhuǎn)速的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由剩余壽命估計(jì)值的下邊界和上邊界構(gòu)成，表示由X到的非線性映射函數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不確定壽命預(yù)測(cè)信息下航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S2中利用建立好的模型獲得此在役發(fā)動(dòng)機(jī)置信水平下的剩余壽命預(yù)測(cè)區(qū)間為：

其中，X_new表示在役航空發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，表示由建立好的不確定性模型估計(jì)出的剩余壽命區(qū)間，表示估計(jì)的剩余壽命區(qū)間下界，表示估計(jì)的剩余壽命區(qū)間上界。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不確定壽命預(yù)測(cè)信息下航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S3中高斯分布的位置參數(shù)和尺度參數(shù)計(jì)算過程為：

其中，E(X)表示隨機(jī)變量X的數(shù)學(xué)期望，μ表示高斯分布的位置參數(shù)，σ表示高斯分布的尺度參數(shù)，表示隨機(jī)變量X屬于區(qū)間內(nèi)的概率，f(x；μ,σ)表示高斯分布函數(shù)，α表示置信水平；

相應(yīng)地，基于計(jì)算的高斯分布位置參數(shù)μ和尺度參數(shù)σ，構(gòu)建的剩余壽命概率分布為：

其中，x是分布函數(shù)f(x；μ,σ)的自變量，刻畫了航空發(fā)動(dòng)機(jī)剩余壽命預(yù)測(cè)取值的概率規(guī)律。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不確定壽命預(yù)測(cè)信息下航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S4中計(jì)算各種維修時(shí)間和可能失效時(shí)間下的成本矩陣的方法為：

對(duì)于預(yù)測(cè)性維修來說，如果規(guī)劃的預(yù)測(cè)性維修時(shí)間t_m表示早于航空發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)的失效時(shí)間t_f，那么每單位的預(yù)測(cè)性維修費(fèi)用為C_p/t_m，其中，C_p表示預(yù)測(cè)性維修費(fèi)用；相反，如果規(guī)劃的預(yù)測(cè)性維修時(shí)間t_m晚于航空發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)的失效時(shí)間t_f，那么規(guī)劃的預(yù)測(cè)性維修策略是無效的，應(yīng)該在航空發(fā)動(dòng)機(jī)失效時(shí)刻及時(shí)更換設(shè)備；于是，每單位維修的費(fèi)用為C_c/t_f，其中，C_c表示修復(fù)性維修費(fèi)用；于是，在各種各樣維修時(shí)間和可能失效時(shí)間下的成本矩陣為：

得到的成本矩陣即是維修成本率的系數(shù)。