技術領域

本發明一種性能數據伴隨的產品壽命及其可靠性預測方法，屬于機械、液壓、電力、電器等產品和系統性能試驗以及服役運行期間的性能壽命及其可靠性評估與預測技術領域。

背景技術

許多產品對性能壽命及其可靠性有很高要求。在產品性能試驗以及服役運行期間，希望能夠實時預測出未來時刻產品的性能壽命及其可靠性信息，以及時發現產品性能退化和失效隱患，避免發生惡性事故。

目前涉及產品性能壽命及其可靠性研究的方法很多，如公布日為2010年5月19日、公布號CN?101710568?A的中國專利：基于多源退化數據的貝葉斯可靠性綜合評估方法，公布日為2010年3月10日、公布號為CN?101666662?A的中國專利：基于模糊理論的加速退化試驗預測方法，公布日為2010年11月24日、公布號為CN?101894221?A的中國專利：基于退化量分布非平穩時序分析的加速退化試驗產品壽命預測方法；趙建印，基于性能退化數據的可靠性建模與應用研究，博士學位論文，國防科技大學，2005；馬紀明，隨機因素作用下動態系統性能可靠性分析方法，系統工程與電子技術，2011，4(33)：943-948；金光，小子樣條件下航天軸承性能可靠性建模與評估，國防科技大學學報，2000，32(1)：13-137；晁代宏，應用多元性能退化量評估光纖陀螺貯存的可靠性，光學精密工程，2011，19(1)：35-40)，方法主要有綜合貝葉斯法、模糊集合法、漂移的布朗運動法、泊松過程法、退化量分布法和蒙特卡洛法等。這些方法需要假設性能退化的某些先驗信息。例如：性能壽命符合確定的概率分布(威布爾分布、指數分布、正態分布、對數正態分布、二項式分布、Gamma分布、均勻分布等)，假設退化軌跡為漂移的布朗運動，根據工程經驗選擇某一隸屬函數，采用某一確定的函數作為性能變化規律，假設性能退化軌跡為隨時間變化的確定函數并添加隨機過程分量或添加一個不隨時間變化的誤差概率分布，假設性能退化軌跡為隨時間變化的確定函數的常數符合某種分布，假設退化量分布類型不隨時間變化，對非平穩時間序列的研究考慮性能退化量的概率分布變化局限于已知的分布(正態分布、對數正態分布和威布爾分布等)，需要失效樣本，需要假設研究對象失效(故障)或未失效(正常)的判斷依據等。可以看出，現有方法沒有涉及到上述先驗信息未知或者不確定的產品性能壽命及其可靠性分析問題。

有很多產品的某個性能壽命概率分布和性能變化/退化等信息被認為是已知的，但也有很多產品的某個性能壽命概率分布和性能變化/退化等信息是未知的和未確知的。例如，滾動軸承的疲勞壽命被認為符合威布爾分布，但滾動軸承的磨損、摩擦力矩、振動和噪聲、異音、運動精度、零件斷裂以及粘結等壽命的概率分布和變化/退化信息，至今仍然是未知的或未確知的。類似情況的產品很多，例如航天航空飛行器、高速運載工具、風力發電機、武器與核反應堆等，不同的性能通常具有不同的概率分布和變化規律。即使是同一性能，在新產品開發和已有產品改進時，新產品性能的變化/退化規律以及性能壽命的概率分布均可能與原始的不同。諸如此類的產品壽命及其可靠性預測具有很高的社會經濟效益和重大的學術價值，但現有的可靠性分析理論與評估方法難以解決這個問題，成為一個重要的科學技術難題。

發明內容

本發明的目的是提出一種性能數據伴隨的產品壽命及其可靠性預測方法，以解決先驗信息未知或不確定的產品性能壽命及其可靠性分析問題。

為實現上述目的，本發明性能數據伴隨的產品壽命及其可靠性預測方法步驟如下：

(1)設定產品性能評估線

在某產品性能試驗或者服役運行期間，設定一個產品某性能的評估線X₀。

(2)獲得當前運行信息時間序列

通過測量系統檢測出產品關于該性能的N個測量數據，獲得產品性能在當前時刻t_N個時間單位的當前運行信息時間序列，用向量表示為X：

X＝(x(1)，x(2)，…，x(s_t)，…，x(N))；s_t＝1，2，…，N????(1)

式中，s_t是產品運行壽命時間t個時間單位的序號，x(s_t)是第s_t個測量數據，N是當前運行信息時間序列X中的數據個數。

(3)獲得相點群

采用混沌時間序列理論，對當前運行信息時間序列X進行相空間重構，獲得相點群X(s_t)：