[发明专利]基于相对熵和灰色关联度的符号化多质量特性分析方法

说明书

本发明公开了一种基于相对熵和灰色关联度的符号化多质量特性分析方法，从系统功能结构和故障模式及影响因素入手，提取系统质量特性，确定多质量特性研究体系，收集系统各质量特性数据序列。应用等概率符号化方法将系统各质量特性数据序列进行符号化得到相应的符号化序列空间；研究各质量特性序列概率分布特性，得到符号序列频率统计直方图。考虑实际工程中系统各质量特性之间存在相关性以及不确定性等问题，运用符号动力学相对熵和灰色关联分析方法，分别从差异性和相似性两个角度对各质量特性符号化序列间耦合相关性进行量化表征；最终实现了对原各质量特性数据序列相关性和不确定性的表达。

技术领域

本发明属于系统可靠性分析及寿命评估技术领域，具体涉及一种基于相对熵和灰色关联度的符号化多质量特性分析方法的设计。

背景技术

复杂机电产品是由机械结构﹑电器设备、控制装置、检测装置等有机组合在一起的复杂系统，它将机﹑电﹑液﹑控、光、磁﹑热等物理过程融于一体。具体来说，复杂机电产品是由机、电、液等多单元技术集成的具有整体功能的复杂系统，它是涉及机械、控制、电子、液压、启动和软件等多学科、多领域、多因素的一类复杂产品。复杂机电产品的质量特性涵盖面非常广泛，不仅包括可靠性、可用性、精度等一般的特性，同时也包括精度保持性、外观造型等特性。一般来说，各种质量特性之间是彼此关联的，存在一定的干扰和耦合。

各类复杂机电产品集成了众多子系统，由于系统内各单元之间的相互作用、激励、能量传递和耗散，使得系统内各物理过程表现出非线性、时变等特征；同时各物理过程之间的耦合性、交融关系也变得极为复杂。因此，探索和建立保证复杂机电产品高性能、高质量的科学控制方法与技术，并且解决由于相关性、不确定关联关系等导致的复杂机电产品性能异化和质量下降，已经成为目前亟待解决的一个关键科学问题。由于复杂机电产品系统内各物理过程相互作用的非线性、过程间耦合的复杂性，传统的质量分析、预测和诊断控制技术已难于满足用户需求。

复杂机电产品的质量波动预测一直是质量管理控制中亟待解决的课题之一，国内外许多学者针对复杂机电产品的质量预防与控制问题提出了一系列重要的研究方法与技术。这些方法与技术引领了质量管理控制领域的前沿，为产品质量水平的提升提供了重要参考和依据。目前的质量特性建模方法主要依赖于产品质量过程的形成机理。而这类基于过程机理的建模方法只能反映确定性因素的影响，无法反映不确定性因素对产品质量波动的影响。在实际生产制造过程中，复杂机电产品往往受到多种因素的影响，即使在相同操作环境下生产出的同类同批次产品的质量特性也总存在一定差异。随着时间的变化，质量特性也是不断变化的，呈现出波动性和随机性。现有国内外关于复杂机电产品质量预测控制问题的研究中，对产品单一质量特性的波动预测研究多，对多质量特性过程(耦合、关联、交互作用)和预测建模技术研究少。

但在实际生产中，往往存在多个用以衡量产品质量水平的质量特性，而这些质量特性之间是相互关联的。在多质量特性预测建模过程中，各质量特性间的耦合相关特性如何描述和表征已经成为一个难点。当需要同时对多个质量特性进行预测控制时，首先要对多质量特性数据波动规律进行预测分析，获得未知的变化趋势，以消除未来波动源的影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中缺少对多质量特性过程的预测和建模问题，提出了一种基于相对熵和灰色关联度的符号化多质量特性分析方法。

本发明的技术方案为：一种基于相对熵和灰色关联度的符号化多质量特性分析方法，包括以下步骤：

S1、根据系统的服役工况和功能结构对系统多质量特性相关性研究做出合理的假设，提取系统的质量特性，确定多质量特性研究体系；选择待研究的各质量特性，收集质量特性数据，形成各类质量特性数据时间序列；

S2、将各质量特性数据时间序列进行符号化，形成各质量特性符号化序列；确定各质量特性数据时间序列的概率分布特性以及各质量特性符号化序列的频率统计直方图；