[發(fā)明專利]考慮相依競爭故障模式的設備剩余壽命在線評估方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210800939.0
• 申請日: 2022-07-08
• 公開（公告）號: CN115310671A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設計）人: 鄭銳;胡朝明;錢曉飛;陸少軍
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/00;G06F17/18;G06F17/16
• 代理公司: 北京久誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 王云海

本發(fā)明提供一種考慮相依競爭故障模式的設備剩余壽命在線評估方法，涉及設備剩余壽命評估技術領域。本發(fā)明中，構建年齡和退化狀態(tài)在單位間隔(r,r+1)τ內的聯合一步轉移概率矩陣Γ(r)；根據所述聯合一步轉移概率矩陣Γ(r),Γ(r+1),…,Γ(r+s?1)，預測該設備在年齡(r+s)τ時可靠的概率R(s|r,i)；根據概率R(s|r,i)計算該設備在年齡(r+s)τ時可靠的剩余壽命增量且令若小于預設精度誤差ε,停止算法，輸出最終的作為該設備的剩余壽命在線評估結果。由于突破了退化過程服從維納過程的限制，采用更為實用的馬爾可夫過程，具有更普遍的應用意義；迭代遞推的算法評估具有相依競爭軟故障和硬故障的平均剩余壽命。同時算法內存需求小、計算速度快，符合在線健康狀態(tài)評估和管理的時效性要求。

技術領域

本發(fā)明涉及設備剩余壽命評估技術領域，具體涉及一種考慮相依競爭故障模式的設備剩余壽命在線評估方法、系統、存儲介質和電子設備。

背景技術

工程實際中的設備故障包括硬故障和軟故障。其中，硬故障是導致設備停機的故障，與設備年齡有關；軟故障是指設備的退化水平超過某一特定閾值導致不能正常工作的故障。設備的故障是硬故障和軟故障競爭失效的結果，即一旦發(fā)生硬故障或軟故障，則判定設備故障。隨著傳感器和信號處理技術的發(fā)展，設備的退化水平更加容易獲取。因此，基于年齡信息和退化信息評估設備的剩余壽命，對于設備的健康管理具有重要意義。

目前，為了方便剩余壽命的評估或預測，現有技術多假設退化過程服從維納過程，從而利用維納過程和正態(tài)分布的性質求得設備的條件可靠性和平均剩余壽命等健康指標。雖然維納過程是一種應用較為廣泛的模型，但不能描述離散退化過程和單調退化過程。若退化過程不服從維納過程，考慮年齡和退化過程的剩余壽命評估變得較為復雜。現有技術基于全生命周期內的年齡和退化狀態(tài)的聯合轉移概率矩陣求解平均剩余壽命。設備的壽命、退化狀態(tài)和數量和年齡的離散化水平都對該方法具有明顯的影響。在長壽命和多退化狀態(tài)的情況下，該方法需要更大的計算內存，計算速度慢，難以滿足線上健康管理的高效性要求。

發(fā)明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發(fā)明提供了一種考慮相依競爭故障模式的設備剩余壽命在線評估方法、系統、存儲介質和電子設備，解決了難以滿足線上健康管理的高效性要求的技術問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現：

一種考慮相依競爭故障模式的設備剩余壽命在線評估方法，包括：

S1、獲取待評估設備的年齡rτ，其中r為整數、τ為單位時間，以及狀態(tài)監(jiān)測得到的退化狀態(tài)i；并初始化剩余壽命令P初始化為單位矩陣，s＝1；

S2、構建年齡和退化狀態(tài)在間隔(r+s-1，r+s)τ內的聯合一步轉移概率矩陣Γ(r+s-1)，所述轉移概率是指該設備在上述單位時間內不發(fā)生硬故障且退化狀態(tài)躍遷至其他狀態(tài)的概率；

S3、計算間隔(r，r+s)τ內的聯合轉移概率矩陣P＝PΓ(r+s-1)；

S4、根據間隔(r，r+s)τ內的聯合轉移概率矩陣P，預測該設備在年齡(r+s)τ時可靠的概率R(s|r，i)；

S5、計算該設備在(r+s)τ時可靠的剩余壽命增量且令

S6、若小于預設精度誤差ε，停止算法，輸出最終的作為該設備的剩余壽命在線評估結果；否則，令s＝s+1，返回S2。

優(yōu)選的，該方法中：

設備的退化過程采用馬爾可夫模型表示；令表示退化狀態(tài)的集合，其中退化狀態(tài)的值越大表示退化水平越高，I表示軟故障狀態(tài)，所述退化狀態(tài)在單位時間τ內的轉移概率矩陣如下：