[發明專利]一種數模聯動的隨機退化設備壽命預測方法

有效

• 申請號: 202110616231.5
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113468720B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 司小勝;李天梅;杜黨波;張建勛;裴洪;張慶超
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/04
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種數模聯動的隨機退化設備壽命預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對于復雜工程系統，設該系統中有N個退化失效的同類隨機退化設備，每個設備安裝有M個傳感器，獲取第i個隨機退化設備的第j個傳感器的歷史監測數據集和每個隨機退化設備的實際壽命K_i為第i個隨機退化設備的監測時間點個數；表示第i個隨機退化設備的第j個傳感器在初始時刻采集到的原始監測值；表示第N個隨機退化設備的實際使用壽命；

步驟2，對第i個隨機退化設備的第j個傳感器的歷史監測數據集中的每個監測數據依次進行歸一化處理和平滑濾波處理，得到每個隨機退化設備的每個傳感器預處理后的監測數據；

步驟3，根據每個隨機退化設備的每個傳感器預處理后的監測數據，計算對應的皮爾遜相關系數，基于皮爾遜相關系數，選擇一致性好且皮爾遜相關系數的均值較大的傳感器數據作為復合健康指標的構建數據；基于皮爾遜相關系數篩選得到的傳感器為候選傳感器，其個數記為s；

步驟4，將選取的復合健康指標的構建數據進行直接加權組合，構建多源傳感監測復合健康指標，并將其作為多源傳感監測數據提取的退化特征；

步驟5，基于標準布朗運動驅動的線性Wiener過程對多源傳感監測數據隨機退化設備復合健康指標的時變演變過程進行建模；利用復合健康指標數據通過極大似然估計方法進行模型參數的估計，得到每個設備的復合健康指標隨機退化模型的參數估計值；

步驟6，基于建立的隨機退化過程，通過首達時間的概念，推導壽命T_i的概率密度函數和數學期望，從而得到隨機退化設備的壽命預測模型；

步驟7，基于N個隨機退化設備的預測壽命和實際壽命，構建表征預測效果的優化目標函數，通過最小化目標函數，得到所述壽命預測模型的參數最優解，從而得到優化后的隨機退化設備的壽命預測模型，采用該優化后的隨機退化設備的壽命預測模型對同類型隨機退化設備進行壽命預測即可。

2.根據權利要求1所述的數模聯動的隨機退化設備壽命預測方法，其特征在于，步驟2中，所述歸一化處理具體為：

其中，為對應的歸一化后的監測數值；表示第i個隨機退化設備的第j個傳感器在第k監測時刻采集到的原始監測值；為第j個傳感器所有監測數據中的最大值；為第j個傳感器所有歷史監測數據中的最小值。

3.根據權利要求1所述的數模聯動的隨機退化設備壽命預測方法，其特征在于，所述皮爾遜相關系數的計算公式為：

其中，表示第i個隨機退化設備的第j個傳感器在t_i，k時刻預處理后的監測數據；t_i，k表示第i個隨機退化設備的第k個監測時刻；

在得到第i個隨機退化設備的第j個傳感器監測數據對應的皮爾遜相關系數r_i^j基礎上，計算每個傳感器相關系數的平均值

選取相關系數一致性好且傳感器平均值的絕對值較大的傳感器數據，將選取的傳感器數據用于數模聯動的多源傳感數據融合復合健康指標構建。

4.根據權利要求1所述的數模聯動的隨機退化設備壽命預測方法，其特征在于，所述多源傳感監測復合健康指標具體為：

其中，W＝[w₁…w_j′…w_S]^T為融合系數向量，w_j′表示第j′個候選傳感器的融合系數；表示第i個隨機退化設備的第j′個候選傳感器在第k個監測時間點預處理后的監測數據。