[发明专利]一种两阶段退化设备的剩余寿命预测方法及系统

说明书

本发明涉及一种两阶段退化设备的剩余寿命预测方法及系统。该方法包括获取待预测设备的退化轨迹数据；根据所述待预测设备的退化轨迹数据建立两阶段退化模型；根据所述两阶段退化模型以及所述待预测设备的退化轨迹数据采用极大似然法进行所述两阶段退化模型的参数的识别；根据识别参数后的两阶段退化模型进行所述待预测设备的剩余寿命的预测。本发明能够提高剩余寿命预测精度。

技术领域

本发明涉及可靠性工程分析领域，特别是涉及一种两阶段退化设备的剩余寿命预测方法及系统。

背景技术

随着科学水平的不断提升，许多设备在功能不断完善的同时，其内部机理也变得越来越复杂。准确预测此类设备的运行时长和使用寿命，能够减小经济的损失和降低事故发生的风险。近年来，基于退化数据的设备剩余寿命预测方法得到了各界的广泛关注和长足的发展。此方法的核心问题是通过传感器采集设备中具有退化趋势的数据，运用各类数据分析技术，预测设备的剩余寿命，可以有效避免复杂系统机理模型难以构建等问题。

在工程实践中，设备时常受到内部退化机理的突变、外界环境的改变以及工作状态的切换等因素的影响，导致设备的退化特性在突变点前后发生改变，呈现出两阶段甚至多阶段的特征。针对此类设备，若仍采用传统单一阶段退化建模思想进行剩余寿命估计，必然会对预测结果产生偏差。准确预测设备寿命失效时间，是确定设备的最优维护时机、减小维修成本、降低设备失效风险的前提。

迄今为止，已有不少学者对此类问题展开研究。例如，张建勋等人考虑了线性Wiener过程的多阶段退化问题，并求解了在首达时间下的剩余寿命精确解析表达式。但在实际系统中，其退化轨迹会受到各种运行因素的影响，致使退化轨迹的增量会发生改变，具有非线性的特性。因此，对非线性多阶段退化设备的剩余寿命预测研究具有潜在的工程价值，

基于上述内容，针对设备性能退化轨迹呈现非线性多阶段的特性，亟需提出一种非线性多阶段的随机退化模型，以提高剩余寿命预测精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种两阶段退化设备的剩余寿命预测方法及系统，能够提高剩余寿命预测精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种两阶段退化设备的剩余寿命预测方法，包括：

获取待预测设备的退化轨迹数据；

根据所述待预测设备的退化轨迹数据建立两阶段退化模型；

根据所述两阶段退化模型以及所述待预测设备的退化轨迹数据采用极大似然法进行所述两阶段退化模型的参数的识别；

根据识别参数后的两阶段退化模型进行所述待预测设备的剩余寿命的预测。

可选地，所述根据所述待预测设备的退化轨迹数据建立两阶段退化模型，具体包括：

利用公式确定两阶段退化模型；

利用公式和确定两阶段退化模型满足的条件；

其中，X(t)为t时刻的退化量，和分别为第一阶段的漂移项和扩撒项，μ₁和σ₁分别为第一阶段的漂移项系数和扩散项系数，和分别为第二阶段的漂移项和扩撒项，μ₂和σ₂分别为第二阶段的漂移项系数和扩散项系数，{B(t)，t≥0}为标准布朗运动，用来刻画随机过程随时间变化的不确定性，τ为发生变点的时间，x₀和x_τ分别为初始时刻和变点时刻的退化量，q₁和q₂为固定常数。

可选地，所述根据所述待预测设备的退化轨迹数据建立两阶段退化模型，之后还包括：

利用公式确定两阶段退化模型的幂函数形式；

利用公式确定两阶段退化模型的指数函数形式；