融合加速退化和现场实测退化数据的剩余寿命预测方法.pdf

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaDec252014V01．35No．123350．3357ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaaedu．cnhkxb@buaa．edu．CRdoi：10．7527／S10006893．2014．0010融合加速退化和现场实测退化数据的剩余寿命预测方法王浩伟1，徐廷学2’，赵建忠21．海军航空工程学院研究生管理大队，山东烟台2640002．海军航空工程学院兵器科学与技术系，山东烟台264000摘要：针

2、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MarkovChainMonteCarlo仿真得到参数的后验均值。通过某型军

3、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。关键词：剩余寿命；加速退化数据；非共轭先验分布；Wiener过程；加速系数中图分类号：V250．1；TBll4．3文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)12—3350—08近些年，越来越多的长寿命、高可靠性产品出现在军工、航空航天等领域，对这些产品准确定寿是做好装备预防性维修工作和提高装备战备完好率的重要前提。高可靠性产品在加速寿命试验(ALT)中很难失效，传统的基于失效

4、数据的方法无法有效预测此类产品的寿命。然而一些高可靠性产品属于退化失效型产品，它的某些性能指标会随着时间产生退化，对这些性能退化量进行测量、分析，就可推测出产品的寿命信息，所以加速退化试验(ADT)被越来越多地用于产品定寿中。ADT是通过抽样试验的方法估计出产品的总体寿命信息，然而总体信息无法准确描述个体的状态。对于产品个体，一般会在运行或定期测试中积累少量的性能退化数据，但由于数据量较少也无法准确预测个体的剩余寿命。为此，基于Bayesian理论的剩余寿命预测方法受到重视n‘4]。此方法以退化试验中的数据作为先验

5、数据，以产品运行或定期测试中的数据作为实时数据，通过Bayesian方法得到寿命预测模型的后验参数值，对产品的个体剩余寿命做出稳妥、实时、准确的预测，为开展装备视情维修提供有效指导。然而，目前缺少将ADT中的数据作为先验数据进行Bayesian统计推断的相关研究。在Bayesian统计推断时，Wiener随机过程由于具有良好的统计特性，被广泛用于对产品的性能退化过程建模中。Wang[51使用具有随机漂移和扩散参数的Wiener过程对产品退化规律进行建模，以描述个体之间的差异，并使用期望最大化(Expectation

6、Maximization，EM)算法对超参数值进行估计。彭宝华[63和王小林[71等分别在研究收稿日期：2013—12．09；退修日期：2014-02—28；录用日期：2014-03-03；网络出版时间：2014一03·1011：06网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／10．7527／$1000-6893．2014．0010html基金项目：国家自然科学基金(61273058)*通讯作者．Tel．：0535·6635061E—mail：xtx—yt@163．com戮用格武tWangHW，

7、XuTX，ZhaoJZ．Residuallifepredictionmethodfusingaccelerateddegradationandfielddegradationdata[J]．ActaAeronauticaetAstronauticaSinzca．2014。35(12)：3350-3357．王浩伟。徐廷学．赵建惠÷融合加速退化和瑰场窦铡退化数据的翻余寿命囊莉方法[JI．航空学援．2014．35(12)：3350-3357．王浩伟等：融合加速退化和现场实测退化数据的剩余寿命预测方法金属化膜电容器剩余寿命

8、预测方法时，也采用了具有随机参数的Wiener过程。Jin等[81在利用上述方法对航天器蓄电池组进行剩余寿命预测时，同时考虑了测量误差的影响。上述文献利用Wiener过程进行Bayesian统计推断时，都使用了参数的共轭先验分布：即假定扩散参数的平方值服从倒伽玛分布，在确定扩散参数的情况下漂移参数服从正态分布。共轭先验分布假定在统计分析时方便快捷[9_lo]