[發明專利]一種基于粒子群算法的航天BDR模塊剩余壽命預測方法

在審

• 申請號: 202111551123.0
• 申請日: 2021-12-17
• 公開（公告）號: CN114239373A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 田前程;陳海濤;朱兼;丁帥;金超;黃洪鐘;黃軍;劉勇
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06N3/00;G06F119/02
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 完增榮;張雙紅

本發明公開一種基于粒子群算法的航天BDR模塊剩余壽命預測方法，包括：S1、確定關鍵元器件；S2、針對關鍵元器件，開展退化機理分析；S3、構建航天BDR模塊退化機理模型；S4、計算模塊剩余壽命預測均方根誤差，并將其作為粒子群算法的適應度函數；S5、根據粒子群的適應度函數，計算粒子適應度值；S6、記錄個體和種群的最優位置，更新粒子速度和位置，確定個體和種群的全局最優位置；S7、判斷均方根誤差是否達到最小，若沒有達到最小值，則返回步驟S5，繼續進行迭代，若達到了最小值或者迭代次數等于最大迭代次數，結束迭代。本發明能夠對航天BDR模塊進行剩余壽命預測，同時所得到的剩余壽命預測方法也為指導其他航天電子產品剩余壽命預測提供方法支撐。

技術領域

本發明涉及航天電子產品剩余壽命預測領域，具體涉及一種基于粒子群算法的航天BDR模塊剩余壽命預測方法。

背景技術

航天BDR模塊是電源控制器中的關鍵模塊，屬于航天電子產品的一種，它的剩余使用壽命也決定著航天器的剩余使用壽命。目前國內在航天BDR模塊剩余壽命預測方面的研究較少，傳統的統計學方法無法對航天BDR模塊開展準確的剩余壽命預測，不少航天器還是使用備份航天BDR模塊的辦法來提高系統的穩定性，這種依賴產品過度設計的方法，不僅造成體積、重量和生產成本的加大，而且增加了系統控制的復雜度。

發明內容

為了提高我國航天電子產品剩余壽命預測方面的研究水平，本發明提供了一種基于粒子群算法的航天BDR模塊剩余壽命預測方法，通過退化機理分析來構建退化機理模型，再利用粒子群算法實現模型參數自尋優，建立準確度的航天BDR模塊剩余壽命預測模型，可以支持相關航天電源設計單位和使用單位對航天BDR模塊實施有效的壽命預測，進一步提高我國航天電子產品剩余壽命預測的水平。

本發明提供了一種基于粒子群算法的航天BDR模塊剩余壽命預測方法，其特征在于，包括：

S1、對航天BDR模塊的歷史數據進行分析，確定影響模塊壽命的關鍵元器件；

S2、針對關鍵元器件，開展退化機理分析；

S3、基于退化機理分析，構建航天BDR模塊退化機理模型；

S4、計算航天BDR模塊剩余壽命預測的均方根誤差RMSE，并將其作為粒子群算法的適應度函數，

S5、根據粒子群適應度函數，計算粒子適應度值；

S6、記錄個體和種群的最優位置，更新粒子速度和位置，確定個體和種群的全局最優位置；

S7、判斷均方根誤差RMSE是否達到最小，若沒有達到最小值，則返回步驟S5，繼續進行迭代，若達到了最小值或者迭代次數等于最大迭代次數，結束迭代，完成航天BDR模塊的剩余壽命建模。

可選地，所述步驟S1具體包括：

S11、收集航天BDR模塊的歷史數據，對其展開數據分析；

S12、對比可能發生的故障機理，忽略影響較小的故障因素，從而確定影響模塊壽命的關鍵元器件。

可選地，所述步驟S2具體包括：

S21、考慮工作時間和工作溫度，利用阿倫尼烏斯模型，對電阻開展退化機理分析，表達式為：

其中，ΔR、R分別t時刻的電阻差值和電阻值，T為溫度，B、C、D和F都是常數；

S22、考慮工作溫度，利用阿倫尼烏斯模型，對電容開展退化機理分析，表達式為：

c＝A·exp(-E/kT)

其中，c為電容，T為溫度，E為電容兩端電壓，A和k為常數；