考虑异强度相关性下多元退化系统的可靠性置信评估

针对具有多个性能退化模式的航空发动机工作系统,考虑个体差异性和差异强度相关性,提出一种基于随机相关性的可靠性置信评估方法。以具有随机效应的Wiener随机过程和Gamma随机过程分别对各性能退化失效过程进行描述,利用相关参数随机化的Copula函数对多元性能参数的相依程度进行建模,推导出基于Clayton Copula函数模型的可靠度置信区间界点解析表达式,采用边缘函数推断法通过2步优化估计模型中的未知参数,建立整体可靠度评估模型。结合航空发动机EGTM和ZVB2R性能的退化数据,建立整体可靠度模型,完成综合评估,得到寿命区间为(1.033×104,1.278×104)次循环数,实例验证了模型的可行性和准确性。

竞争失效下多元退化建模的航空发动机可靠性分析

为了解决航空发动机的竞争失效下多元退化系统可靠性评估问题,提出一种多元退化失效和突发失效之间相关竞争失效的可靠性评估方法.以具有随机效应的非线性Wiener过程与Gamma过程描述退化失效过程,选择合适的Copula函数对多元退化失效相关性进行建模,通过马尔科夫链蒙特卡洛方法进行多元退化系统相关失效模型参数估计;引入Weibull分布描述突发失效时间,采用比例危险模型构建关于性能退化量的突发失效率函数,利用两步极大似然估计法识别模型参数.结合航空发动机的性能退化数据实现了竞争失效下多元退化系统可靠性评估,通过分析结果验证了模型的有效性与准确性.

基于多元退化量的可靠性评估方法研究

提出了一种包含多个退化量的退化建模和分析方法。考虑了退化量之间的相关性,假设协方差是关于时间的函数,对现有的基于退化量分布的可靠性评估方法和步骤进行了改进。研究了基于多元退化量分布的可靠性评估方法。提出了一种全面分析方法,用仿真数据例证了该方法的适用性。结果表明,当系统含有多个相关退化量时,不正确的独立性假设将低估系统可靠性。

多元退化正态分布参数的极大似然估计

设m维随机向量y服从多元退化正态分布，即y～Nm（μ，V），其中V≥0且|V|＝0.本文利用矩阵的广义道作为表示工具来讨论参数μ，V的极大似然估计，得到了与非退化情形下表达形式—致的似然估计的一般表达式.

多元退化正态分布参数的极大似然估计

设ｍ维随机向量ｙ服从多元退化正态分布，即ｙ～Ｎｍ（μ，Ｖ），其中Ｖ≥０且｜Ｖ｜＝０．我们讨论参数μ，Ｖ的极大似然估计．

基于Copula函数选择的多元退化产品可靠性模型

针对含有多个退化量的产品可靠性评估问题,提出了一种基于Copula函数选择的可靠性建模方法。首先,采用Anderson-Darling统计量对退化量进行拟合优度检验,选择其最优分布函数;其次,绘制退化量分布函数中的分布参数随测量时间的变化曲线,判断其与时间和应力的相关性;再次,给出一种选择Copula函数的综合方法,该方法结合了三种常用的选择方法;同时,采用两步似然估计法对未知参数进行了评估;最后,通过硫化丁腈橡胶O型密封圈进行恒定应力加速退化试验对方法的正确性进行了实例验证,并且与二维正态分布模型、形状参数为常数时的可靠性评估结果进行了对比分析。分析结果表明,给出的方法具有更好的实用性和更广泛的应用。

一种基于TimeGAN和OCSVM的多元退化设备小子样数据增广方法

工作在复杂环境下的多元退化设备面临失效数据少、多源信息融合准确度低和监督学习数据不平衡等问题,对此本文提出一种基于时间序列生成对抗网络(Time-series Generative Adversarial Networks,TimeGAN)与单分类支持向量机(One-Class Support Vector Machine,OCSVM)组合模型的小子样数据增广方法.方法引入了TimeGAN模型拟合真实数据时间序列相关性,从而生成新的多元退化设备数据.本文提出了一种基于最大均值差异改进方法的可信度判据,避免强相关特征对生成数据质量评价的影响,通过使用T-分布随机邻近嵌入(T-distributed Stochastic Neighbor Embedding,T-SNE)和全局最大均值差异(Global Maximum Mean Discrepancy,GMMD)的组合方法,定性定量地评价生成数据的质量水平.基于训练后的OCSVM模型,对生成数据进行异常检测与剔除,进一步提高生成数据的质量.以航空发动机数据集C-MAPSS为例进行方法验证分析,通过与其他数据增强模型对比验证了所提方法的可行性和有效性.

多元退化系统维修与备件订购策略优化模型

针对具有多个相关退化过程系统的状态维修及备件订购决策问题,在连续监测条件下,建立系统维修与备件订购决策优化模型.首先,采用Gamma过程和Copula函数建立系统多元退化模型,然后提出基于控制限策略的系统维修与备件订购策略.在此基础上,考虑系统退化量对维修费用的影响,获得系统长期运行条件下的期望维修费用率解析表达式.同时为简化模型计算,提出系统期望维修费用率近似表达式.利用人工蜂群算法在费用准则下获得系统最优预防性更换阈值和备件订购阈值.案例分析结果说明了在维修决策中考虑退化相关的必要性.与已有策略相比,综合优化预防性更换和备件订购阈值能够有效降低系统维修费用.

基于截断正态分布的继电器多元维纳退化过程建模及可靠性评估

综合利用继电器多元性能参数退化数据建立多元性能退化模型,并开展继电器可靠性评估研究。选取多个继电器参数,考虑模型参数有界性的实际统计特性,建立改进的基于截断正态分布的多元维纳退化模型。针对所建立的模型,提出一种多阶段模型参数估计方法。以可靠度作为继电器可靠性的评价指标,提出基于蒙特卡洛仿真的可靠度近似计算方法,并通过实际案例验证所提方法的精确性和有效性。

基于多元退化数据的可靠性分析方法

针对具有多个退化特征量的产品,提出了基于多元退化数据的一般可靠性分析方法和处理步骤.首先通过相关分析对退化特征量进行筛选,利用退化特征量分布与寿命分布的关系估计产品在各检测时刻的可靠度,最后通过产品寿命分布拟合进行可靠性评估.由于不依赖退化轨迹的假设,该方法具有较好的适用性,而对退化特征量的相关性分析使计算更加容易,并为产品检测指标的简化提供参考.最后给出仿真例子验证了该方法的可行性和有效性.

应用多元性能退化量评估光纤陀螺贮存的可靠性

采用基于多元性能退化量的评估方法研究了光纤陀螺贮存可靠性。首先,采用协方差矩阵分析了量化多元性能退化量的相关性并利用联合概率密度函数表征产品失效概率密度,由此给出了基于多元性能退化量的产品可靠性评估的一般方法。接着,在对光纤陀螺进行特性分析的基础上选取零偏、零偏稳定性和标度因数作为性能退化参数,开展贮存试验并获取在一定贮存条件下的性能退化数据。最后,采用基于多元性能退化量的可靠性评估方法对光纤陀螺进行可靠性评估,得到了光纤陀螺贮存可靠性指标。贮存条件为60℃,考虑性能退化参数相关性时,光纤陀螺贮存寿命为32 800 h;假设性能退化参数间相互独立时,贮存寿命为13 200 h。结果表明,当产品具有多个性能退化参量时,基于多元性能退化量的评估方法得到的可靠性指标更加合理。

基于CDBN与BiLSTM的多元退化设备剩余寿命预测

基于多传感器对复杂工业设备的多元健康状态进行监测,进而实现设备更全面准确的性能评估、剩余寿命预测与健康管理已逐渐推广应用。针对一类监测数据呈现大规模、非线性、高维化等特点的多元退化设备,提出了一种基于连续深度置信网络(CDBN)与双向长短期记忆(BiLSTM)网络的剩余寿命预测方法。首先,通过CDBN对监测到的性能退化数据进行分析,提取出反映多元退化设备隐含深层次特征的健康指标;然后,根据构造的健康指标,利用BiLSTM网络挖掘其时序信息和退化趋势,预测多元退化设备的剩余寿命;最后,利用蒙特卡洛仿真技术得到剩余寿命的区间估计,并通过商用模块化航空推进系统数据集验证所提方法的有效性和先进性。结果表明:所提方法能够有效提高此类设备的剩余寿命预测准确度,具有潜在的应用价值。

多元退化因素下的快速切换开关可靠性分析

快速切换开关是实现敏感负荷不间断供电的核心设备,其可靠性是供电系统运行稳定的前提,但其可靠性受触头磨损、分合闸电容老化及机构永磁体退磁等诸多因素影响,且此类电工装备服役周期内可靠性分析具有实验成本高与标准不完善等特点。为准确评估快速切换开关可靠性,提出一种基于各薄弱单元退化参数影响下的快速切换开关可靠度计算方法。首先,结合样机实验数据库进行关键失效器件退化规律研究,确定快速切换开关薄弱单元。基于实测真空灭弧单元触头磨损量与分合闸驱动单元电容容量数据,分别得到计及冲击磨损系数变化的触头动态磨损量及分闸电容参数分布规律。然后,为减少大样本快速切换开关电磁场数值计算时间成本,建立了快速切换开关机械特性神经网络预测模型。最后,通过将抽样所得退化参数数据库引入预测模型中,得到了满足性能指标约束条件下的快速切换开关可靠度。研究结果表明,切换开关可靠性最薄弱环节为驱动单元电解电容与灭弧室触头,分闸时间小于8 ms时,5 000次分合闸后,可靠度为0.768。

基于维纳过程和蒙特卡洛法的多元性能退化产品可靠性评估

如何利用多元性能退化数据对高可靠及长寿命的产品进行可靠性评估是目前需要迫切解决的问题。本文提出基于维纳过程和蒙特卡洛法的多元性能退化产品可靠性评估方法,采用维纳过程对产品的性能退化数据进行建模,评估产品性能退化特征量的参数超差时间。考虑到产品具有多个性能退化特征量,采用蒙特卡洛方法对产品多个性能退化特征量进行综合评估,获得多元性能退化产品的寿命分布模型,从而实现产品的可靠性评估。以某型石英挠性加速度计为例开展应用,评估结果和试验结果误差较小,验证了该方法的准确性。

基于多元性能退化量光纤陀螺贮存寿命综合评估

"长期贮存,一次使用"的军事应用需求使得光纤陀螺的贮存寿命越来越受到关注,采用基于多元性能退化量的方法来综合评估光纤陀螺的贮存寿命;首先分析了光纤陀螺主要性能退化参数,其次采用Wiener过程对光纤陀螺的退化进行建模,并给出参数估计和可靠度函数,接着介绍了利用协方差矩阵进行可靠度函数融合的具体方法,最后利用前述方法对光纤陀螺贮存可靠性进行综合评估;光纤陀螺在55℃进行贮存时,同时考虑零偏、零漂和标度因数之间的相关性时,贮存寿命为38 100 h,假设各参数之间相互独立,贮存寿命为16 000 h;试验结果表明,当产品具有多个性能退化量时,采用基于多元性能退化量的综合评估方法对产品的评估更加全面、合理。

多元参数退化的系统相关竞争失效可靠性评估方法

为了解决系统相关性竞争下的可靠性问题,提出一种突发失效与多元参数退化失效相关性竞争失效的可靠性评估方法。以Wiener随机过程与Inverse Guassian随机过程描述系统多元参数退化失效过程,利用Copula函数对系统多元退化失效过程进行建模,通过二阶段极大似然法估计退化失效相关参数;构建突发失效关于退化量的条件概率,利用Bayes-Bootstrap法对极大似然估计所得的突发失效参数进行修偏,进一步建立系统的相关性竞争失效模型。以航空发动机的退化数据为例进行综合分析,研究其突发失效和多退化失效之间竞争下的可靠性问题。获得的分析结果能够反映出航空发动机的性能可靠性,验证了模型的有效性,具有较好的工程应用价值。

考虑多性能指标相关性的退化设备剩余寿命预测

针对一类监测数据呈现高维化且多个性能指标存在耦合关系的多元退化设备,本文提出了一种考虑多性能指标相关性的多元退化设备剩余寿命预测方法。采用信息熵和互信息筛选出含信息量丰富且能有效表征设备健康状态变化的性能指标;通过Copula函数刻画不同性能指标之间的两两相依关系,并在此基础上通过条件抽样得到考虑多性能指标相关性的健康指标;将其输入到融合注意力机制的双向长短期记忆网络,通过注意力机制自动调节不同时刻隐藏状态的权重,优化预测网络,并通过航空发动机数据集验证了所提方法的有效性和实用性。

基于多元加速退化数据的可靠性统计推断方法

针对很多退化失效型产品的性能退化参数并不唯一的问题,基于多元加速退化试验方法,在耦合性多元退化建模,加速退化建模,模型参数估计等方面进行了有益探索,提出了较为客观的统计推断方法。传统方法大都假定相同测量时刻的退化量之间才具有耦合性,方法的适用性不强。为了克服此缺陷,所提方法假定各边缘生存函数之间具有耦合性,并采用Copula函数描述其耦合性。此外,根据拟合优劣选择最优的随机退化模型推导出各边缘生存函数,使之具有更广的适用范围和更好的工程应用性。最后,通过O型橡胶密封圈可靠性评估实例验证了所提方法的可行性与实用性。

数据驱动的多元性能退化特征产品可靠性建模

为解决多元性能退化特征产品可靠性建模困难,提出了一种通用的可靠性建模方法。首先,基于产品多元退化数据,运用ReliefF算法提取产品关键退化特征;然后,通过满窗宽矩阵的多元核密度方法,估计产品在各检测时刻的可靠度;最后,利用各检测时刻可靠度估计结果,拟合产品寿命分布。案例结果表明,该方法能够克服传统参数方法需对产品退化特征量分布作出具体假设的局限,并且能够获得比文献方法精度更高的产品可靠度估计值。另外,该方法可以为后续产品的可靠性试验减少检测工作量,节约试验成本。

Multiple dependent reliability estimation of large range MEMS accelerometers in high temperature environment

In the past,only one performance parameter was considered in the reliability estimation of micro-electro-mechanical system (MEMS) accelerometers,resulting in a one-sided reliability evaluation. Aiming at the failure condition of large range MEMS accelerometers in high temperature environment,the corresponding accelerated degradation test is designed. According to the degradation condition of zero bias and scale factor,multiple dependent reliability estimation of large range MEMS accelerometers is carried out. The results show that the multiple dependent reliability estimation of the large range MEMS accelerometers can improve the accuracy of the estimation and get more accurate results.