融合加速退化和现场实测退化数据的剩余寿命预测方法

针对先验信息为加速退化数据的情况,提出了利用非共轭先验分布进行Bayesian统计推断的剩余寿命预测方法。不预先假定Wiener过程参数值的分布类型,利用加速系数将加速应力下的参数值折算到工作应力水平下,进而使用Anderson-Darling方法确定参数值的最优拟合分布类型。在对参数值进行折算时,根据周源泉提出的理论对Wiener过程参数与加速应力之间的关系进行了推导。参数估计时,通过极大似然法得到超参数的估计值,利用WinBUGS软件实现Markov Chain Monte Carlo仿真得到参数的后验均值。通过某型军用电连接器寿命预测实例验证了所提方法的实用价值和研究意义,结果表明本方法可有效解决先验信息为加速退化数据时进行剩余寿命预测的难题。     

基于贝叶斯理论的低循环疲劳寿命模型不确定性量化

为量化低循环疲劳寿命模型中的不确定性因素,利用贝叶斯理论,采用经典的模型校准形式确立了寿命模型的不确定性量化形式,并结合正态性检验对误差项进行验证;应用马尔可夫链-蒙特卡罗(MCMC)算法获得了模型参数后验分布的抽样样本,在小子样试验数据条件下确定了低循环疲劳寿命的95%不确定性区间,较好地覆盖了寿命的分散性;对参数样本进行了相关性分析,并将异方差回归概率模型与贝叶斯概率模型进行了比较。最后,利用Morris全局灵敏度分析方法获得了Manson-Coffin模型参数的全局灵敏度指标;同时,验证了在模型参数对先验信息敏感,或者说在先验信息影响极大的情况下,采用无信息先验处理方法的合理性。     

基于Bayes变动统计理论的测试性外场统计验证方法

针对故障检测/隔离数据为"小子样"情况导致的测试性外场统计验证存在的周期长、验证结论置信度低等问题,研究并提出了基于Bayes变动统计理论的的测试性外场统计验证模型和方法。首先建立了不同寿命周期阶段故障检测率(FDR)的序化关系模型;然后以Dirichlet分布为先验分布,利用不同寿命周期阶段故障检测率先验估计值确定Dirichlet分布参数;在此基础上,融合"小子样、异总体"研制阶段增长试验数据和"小子样"外场使用数据,研究并提出了故障检测率的Bayes综合评估模型;引入Gibbs抽样方法求解故障检测率Bayes综合评估模型的复杂高维后验积分;最后在某机载稳定跟踪平台上开展了应用研究。结果表明本文方法能在较短的外场使用周期内,给出较高置信度的外场验证结论,为大型高可靠性装备测试性外场统计验证研究提供了重要的理论依据。     

基于成败试验的导弹贮存可靠性Bayes分析模型

针对传统导弹贮存可靠性分析方法的缺点, 提出了一种Bayes分析模型.这种模型以狄氏分布为先验分布, 综合利用了历史信息和专家信息, 结合导弹检测时间段的成败试验数据, 给出了各检测时间段可靠性的联合后验分布, 然后利用Gibbs抽样算法进行后验推断, 得到了各阶段可靠性的Bayes估计和区间估计.此外, 基于当前试验数据, 利用这种模型以预测未来导弹贮存可靠性.算例表明这种Bayes模型参数含义清楚, 利于工程应用.      

基于Markov Chain Monte Carlo的幂律过程的Bayesian分析

在多种合理的无信息先验分布下,基于Markov Chain Monte Carlo方法,提出了一种简单且易于抽样的幂律过程的Bayesian分析方法.所提方法将失效、时间截尾数据统一分析,能快捷地获取幂律过程模型参数的Markov Chain Monte Carlo样本,利用该样本不但能直接给出模型参数函数的后验分布,还能给出单样预测和双样预测的分析.一个经典工程数值算例说明了所提方法的可行性、合理性与有效性.该方法具有一定的优越性,可为小子样可靠性增长分析提供一种值得参考的方法.      

基于BP神经网络的多应力加速寿命试验预测方法

 针对多应力加速寿命试验(ALT)中传统的寿命预测方法存在建立加速模型及求解多元似然方程组困难的缺点,基于反向传播(BP)人工神经网络(ANN),利用BP神经网络良好的预测特性,建立了多应力恒定加速寿命试验寿命预测模型。首先,以加速寿命试验中的加速应力水平和通过经验分布得到的可靠度作为网络训练输入向量;以非线性最小二乘法对原始失效数据进行拟合并得到回归方程,利用回归方程生成大量的仿真数据作为训练目标向量;然后,建立3层BP神经网络并对网络进行训练。最后,把正常应力水平和设定的可靠度输入训练好的网络,得到预测的失效时间,进而给出可靠度函数的预测曲线。通过仿真算例对本方法进行验证,预测值和仿真值相比较表明,所建立的网络能反映应力水平、可靠度与寿命的关系,为多应力加速寿命试验的寿命预测提供了新的思路。     

基于性能退化模型的空间电子学设备加速寿命试验研究与应用

对基于Arrhenius模型、Norris-Landzberg模型和Peck模型等模型的加速寿命试验理论进行了简要阐述,针对空间应用系统空间电子学设备可靠性特点和加速寿命试验难点,提出了一种基于性能退化模型的电子学整机系统加速应力试验方法,最后给出了实例,为减少试验设计中的不确定性因素提供了一种新的思路。     

基于无失效数据的某型发动机可靠性参数Bayes估计

针对装备寿命服从指数分布的情形,以失效率参数作为随机变量构建估计模型。考虑失效率的先验分布为 Gamma分布,在失效率的超参数均服从一定的均匀分布时,提出了失效率的多层 Bayes和期望 Bayes(ExpectedBayes,E-Bayes)估计方法,建立了失效率的多层 Bayes和 E-Bayes估计模型;结合某型装备发动机的无失效储存数据,计算了失效率的多层 Bayes和 E-Bayes估计值,推导了可靠度的多层 Bayes和 E-Bayes估计值。通过比较分析,可靠度的 2种估计结果都是稳健的,而后者略小于前者,且后者的极差比前者减小 81.4%。结果表明,采用 EBayes估计更易于计算,得到的结果更为准确稳健,且更适用于工程应用实际。     

模糊贝叶斯方法在航空设备可靠性评估中的应用

在小样本情况下,利用数理统计方法来确定航空设备的寿命分布类型是不太适用的,本文运用模糊综合评判方法综合经验信息来确定先验分布,同时运用贝叶斯理论将统计推断建立在后验分布的基础上,给出了一种有小样本试验数据确定寿命分布的可靠性方法。     

双应力加速模型的建立及参数估计

建立了威布尔分布下的双应力加速模型并给出了相应的参数估计方法。利用这种模型进行机械产品的加速寿命试验,具有试验时间短、适用于任意变动载荷等特点,是高可靠性产品寿命评估和可靠性分析的一种新方法。     

机载电子产品可靠性定量加速增长试验技术

传统的可靠性试验在环境与时间上存在不足,已很难满足现代飞机可靠性试验工作的要求.基于故障物理学,通过研究航空电子类机载设备在综合环境应力条件下的故障原因及其分布规律,结合传统可靠性加速试验和增长试验的特点,提出一种可靠性试验的新方法,详细介绍具体的试验方法、试验流程、试验应力、故障处理要求和评估方法等关键技术,并将其应用在受试产品的典型案例中.结果表明:当产品试验时间达到952.4 h时,故障数为0,可以认为该产品以70％的置信度确定产品的平均故障间隔时间已达到25 000 h;本文提出的可靠性试验方法能够有效解决基于环境模拟的传统可靠性试验方法和评估技术不能在短的研制周期内评估高可靠性指标要求的机载设备的工程难题,可以实现加速因子的多样、可控,有效地缩短试验时间,节约试验经费.     

寿命服从指数分布的电子设备备件储备量的确定

电子设备备品备件是舰载导弹发射装置实现任务可靠度和战备完好性的保证,文中介绍了根据电子设备寿命服从指数分布的特点,解算出电子设备的故障率,并建立了备品备件储备量的数学模型,具有实际应用价值。     

Study on segmented distribution for reliability evaluation

In practice, the failure rate of most equipment exhibits different tendencies at different stages and even its failure rate curve behaves a multimodal trace during its life cycle. As a result, traditionally evaluating the reliability of equipment with a single model may lead to severer errors. However, if lifetime is divided into several different intervals according to the characteristics of its failure rate, piecewise fitting can more accurately approximate the failure rate of equipment. There-fore, in this paper, failure rate is regarded as a piecewise function, and two kinds of segmented dis-tribution are put forward to evaluate reliability. In order to estimate parameters in the segmented reliability function, Bayesian estimation and maximum likelihood estimation (MLE) of the seg-mented distribution are discussed in this paper. Since traditional information criterion is not suit-able for the segmented distribution, an improved information criterion is proposed to test and evaluate the segmented reliability model in this paper. After a great deal of testing and verification, the segmented reliability model and its estimation methods presented in this paper are proven more efficient and accurate than the traditional non-segmented single model, especially when the change of the failure rate is time-phased or multimodal. The significant performance of the segmented reli-ability model in evaluating reliability of proximity sensors of leading-edge flap in civil aircraft indi-cates that the segmented distribution and its estimation method in this paper could be useful and accurate.     

基于传输性能降级约束的机载网络可靠性研究

为提高因出现故障而导致网络设备资源不足时机载网络的可靠性,定义了两种机载网络传输性能降级约束,降级约束使用3个参数精确描述机载网络中消息实例传输成功或失败的数量及其分布.提出动态失效、关键函数和最小确定性将来序列等概念来对网络传输性能降级约束进行理论分析:通过计算关键函数值预先确定下一条消息实例传输失败是否会产生动态失...     

机载电子产品加速试验研究进展

舰载机机载产品在服役过程中故障率高,故障机理复杂,制约了舰载机作战效能发挥,而传统设计生产阶段的可靠性鉴定试验方法,不能有效推断产品在服役环境下的真实可靠性水平。加速试验是解决高可靠性、小样本产品可靠性评估和验证问题的有效方法,具有低成本、短周期等特征。系统分析了加速试验方法在机载电子产品全寿命周期中的应用现状,包括电子产品加速试验的基本模型、存在问题和发展趋势,从而为有效开展机载电子产品的加速试验提供借鉴。     

截断分布下广义失效概率的可靠性分析方法

提出基于随机变量为截断分布和失效域模糊下的结构可靠性分析方法。由于常规的可靠性分析方法不能直接用于截断分布情况下广义失效概率的计算,因此,先将截断分布情况下的可靠性分析模型转化为非截断分布情况下的多模式并联系统模型,在此基础上引入模糊失效域的隶属函数,将截断分布情况下的模糊可靠性分析问题转化为一般的随机可靠性问题,利用Monte Carlo法和重要抽样法求得广义失效概率。给出了方法的实现步骤和原理,并用不同算例验证了方法的合理性与可行性。     

基于乏信息失效数据的可靠性评估方法

基于乏信息失效数据,提出了机械产品可靠性的最大熵评估模型.根据可靠性经验值公式,获得失效数据的可靠性经验值向量,并逆推出离散失效频率向量即获得统计直方图;基于区间映射的牛顿迭代方法获得具有最大熵的概率密度函数,对其积分获得失效概率分布函数,进而得到可靠性估计真值函数.仿真案例和试验案例研究证明该方法可以很好地评估已知分布的可靠性并有效地解决只有失效数据而没有概率分布任何先验信息的可靠性评估问题.在寿命给定时,最大熵方法获得的可靠性取值与已知分布获得的可靠性取值之间的差值非常小仅为3.40%.      

考虑两种失效竞争的多状态冷贮备系统可靠性模型

针对装备系统中多状态工作部件存在退化失效与突发失效竞争的情况，以冷贮备系统为研究对象，假设系统内3个维修台可分别提供预防性维修与两种不同类型的修复性维修，采用随机检测策略，系统性能水平在一定范围内退化时进行预防性维修，部件完全退化失效时进行退化失效修复性维修，而突发失效时进行突发失效修复性维修；利用PH （Phase-type）分布描述模型中各类随机时间变量，外部冲击的到达则采用PH更新过程描述，建立了考虑退化失效与突发失效的多状态冷贮备系统可靠性模型。最后通过算例验证了模型的适用性，演示了预防性维修阈值以及三类维修速率对系统可靠性的影响。