周期应力下非线性退化建模与剩余寿命估计

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1、第41卷第6期中国测试Vol.41No.62015年6月CHINAMEASUREMENT&TESTJune，2015doi院10.11857/j.issn.1674-5124.2015.06.025周期应力下非线性退化建模与剩余寿命估计张少钊袁胡昌华袁张正新袁周志杰袁张建勋（第二炮兵工程大学，陕西西安710025）摘要院针对设备在贮存和工作过程中可能存在受到周期性特征应力作用的问题，基于扩散过程，提出一种周期应力作用下的非线性退化模型，并在首达时间意义下，推导得到解析形式的剩余寿命分布函数，给出参数的极

2、大似然估计方法。仿真实验的统计分析验证所提模型的正确性，并说明所提剩余寿命估计方法优于线性建模方法，具有潜在工程应用价值。关键词院剩余寿命；退化建模；周期应力；扩散过程文献标志码院A文章编号院1674-5124渊2015冤06-0110-06NonlineardegradationprocessmodelingandremainingusefullifeestimationunderperiodicstressZHANGShaozhao，HUChanghua，ZHANGZhengxin，ZHOUZhij

3、ie，ZHANGJianxun（ThesecondArtilleryEngineeringUniversity，Xi’an710025，China）Abstract:Fortheproblemofequipmentinthestorageorworkmaybetheactualsituationofperiodicstress.Inthispaper，anonlineardegradationprocessmodelingunderperiodicstressapproachisproposedbase

4、dondiffusionprocessandtheRULdistributionisderivedinthesenseofthefirstpassagetime.Amaximumlikelihoodestimationmethodispresentedtoestimatetheunknownparametersofthedegradationmodel.Simulationstudiesindicatethattheproposedmethodcangeneratereasonablybetterres

5、ultsthanthelinearmodelandthusverifythecorrectnessandpotentialusefulnessinpracticeoftheproposedmodel.Keywords:remainingusefullife；degradationmodeling；periodicstress；diffusionprocess0引言中剩余寿命（remainingusefullifetime，RUL）的预测近年来，预测与健康管理（prognosticsandhealth为优

6、化设备检测与维护策略，合理订购备件提供了management，PHM）[1]作为一种新兴技术，在智能电网、科学的依据，因此也是当前可靠性领域研究的重点核电站、电力工业、航空航天、舰船维护和公共健康和热点。管理等领域得到广泛应用，有效地提高了设备的安剩余寿命预测的方法主要包括基于物理模型的[2]全性和可靠性，降低了设备的维护保障费用和失效方法、数据驱动的方法及两种方法的融合。当系统事件发生的风险。预测是PHM的重要组成部分，其的物理失效模型容易建立时，基于物理失效模型的方法最为准确；但更多的情况下，系统较

7、为复杂，物理收稿日期院2014-09-05曰收到修改稿日期院2014-11-21基金项目院国家杰出青年基金项目（61025041）失效模型难以建立，其应用也受制于此。基于数据驱国家自然科学基金项目（61370031）动的剩余寿命估计方法由于其适用性更广，得到了作者简介：张少钊（1989-），男，陕西铜川市人，硕士研究生，专广泛的研究和关注。近年来，由于技术的进步和产品业方向为寿命预测与可靠性分析。开发周期的缩短，设备的可靠性明显提高，失效数据第41卷第6期张少钊等：周期应力下非线性退化建模与剩余寿命估计

8、111也越来越少，使得基于退化数据的RUL估计方法得11.4到了更多的青睐。其中，基于随机过程的方法由于更11.3能体现退化过程的随机性和动态特征，逐渐成为[3][4]11.2退化建模的主流，这类方法主要有Wiener过程、Markov链[5]、Gamma过程[6]、逆高斯过程[7]等。Wiener11.1过程是一种特殊的扩散过程，能够对非单调退化过11.0程进行建模[8]，其在首达时间意义下具有解析形式10.91030507090110的