[发明专利]水面舰船装备用数字多用表的退化建模与寿命预测方法

说明书

本发明涉及一种水面舰船装备用数字多用表的退化建模与寿命预测方法,多用表有直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、电阻五个相关性较强的测量指标，基于多用表在温度、相对湿度和盐雾连续动态变化的海洋环境中工作时五个测量指标的试验数据，建立各性能指标退化模型，得到各个性能指标退化失效率边缘分布函数，利用Copula函数将其融合得到多用表退化的联合分布函数，并对产品整体剩余寿命及可靠度进行预测；本发明方法同时考虑了环境应力随时间的变化以及测量指标之间较强的相关性对多用表整体退化的影响。本发明针对水面舰船装备用数字多用表的寿命预测方法更符合实际，提高了预测精度。

技术领域

本发明涉及一种水面舰船装备用数字多用表的退化建模与寿命预测方法，尤其涉及一种水面舰船装备用数字多用表在温度、相对湿度和盐雾连续动态变化的海洋环境下的退化建模与寿命预测方法，属于退化建模及寿命预测技术领域。

背景技术

随着科技的发展，产品的可靠性要求越来越高，特别在航空航天电子船舶等军工领域，武器装备关键部件的寿命与可靠性至关重要。针对军工产品具有长寿命、高可靠性的特点，通常采用性能退化建模的方法对产品进行寿命预测。传统的退化建模方法主要只是针对静态条件和单一性能指标的。然而在实际应用中，水面舰船装备用数字多用表一般是工作在温度、相对湿度和盐雾连续动态变化的复杂海洋环境下，同时描述多用表性能的五个主要指标，直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、电阻之间存在着较强的相关性，因此传统的退化模型可能不太适合实际情况。所以用传统方法对多用表进行寿命预测的精度并不高，这可能造成以数字多用表剩余寿命预测值为依据的水面舰船装备用数字多用表更换、视情维修等重大决策的失误。为了提高预测精度，我们提出了针对水面舰船装备用数字多用表的退化建模以及寿命预测方法。

分别建立温度、相对湿度和盐雾三种连续变化的环境应力对多用表电压、直流电流、交流电压、交流电流、电阻五个指标的退化模型，进一步根据五个性能指标的相互关系对多用表整体退化的影响，利用Copula函数将五个指标各自的退化边缘分布融合成多用表退化的联合分布函数，进一步得到产品整体剩余寿命及可靠度预测。此方法相比于传统退化建模方法更符合实际情况，从而达到提高水面舰船装备用数字多用表剩余寿命预测精度的效果。

目前，国内外在产品性能退化建模领域已经做了大量研究，取得了丰硕的科研成果，并指导了多个领域的工程应用。当前退化建模的方法主要是针对静态条件并且单一指标条件下的性能退化建模，近些年来，随着产品可靠性要求越来越高，更接近产品现实使用条件下的性能退化建模也成为热点。下面对退化建模国内外的研究现状做一个综述：

a)静态条件下的性能退化建模

Lu and Meeker[C.J.Lu and W.Q.Meeker.Using degradation measures toestimate a time-to-failure distribution[J].Technimetrics 35(2)(1993)161–174.](基于退化的方法估算故障时间分布)提出了广义退化路径模型，其将任意时刻的退化测量值描述为真实路径部分和随机误差部分的总和。Lawless and Crowder[GA WhitmoreMJ,Crowder,JF Lawless.Failure Inference from a Marker Process Based on aBivariate Wiener Model[J].Lifetime Data Analysis,1998,4(3):229-251.](基于二元维纳模型的故障诊断)提出了具有独立增量的随机过程模型，它采用随机过程方法描述样本的退化趋势，常用的随机过程模型包括基于维纳过程和伽玛过程的随机过程模型等。

b)动态条件下的性能退化建模