多階段退化產品壽命預測理論方法研究

《多階段退化產品壽命預測理論方法研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由金光擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多階段退化產品壽命預測理論方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：金光
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

本項目以衛星動量輪、太陽電池、蓄電池等多階段退化產品為對象，針對其小子樣、長壽命和高可靠性特點，以基於退化的可靠性技術為根本途徑，以產品微觀失效機理和巨觀退化數據特徵為依據，以個體特殊退化行為和總體一般退化規律的分析與綜合為手段，研究多階段退化產品壽命預測理論方法，包括退化數據階段性特徵分析、典型退化機制下多階段退化過程建模、基於退化試驗數據的總體壽命預測、步進應力加速退化試驗（SSADT）方案設計、基於實測數據的個體壽命預測等。其中，首次提出並解決退化階段綜合識別和時間序貫SSADT方案設計問題，創新性地提出基於序貫Monte Carlo方法的線上壽命預測方法，建立嚴格的多階段退化過程模型辨識理論。本項目研究成果亦可套用於老化試驗、高加速壽命試驗、視情維修、預測與健康管理等諸多熱點工程領域。

結題摘要

基於退化的可靠性理論方法已經成為一種重要的可靠性建模、試驗、評估和壽命預測方法。目前研究不足主要體現在：主要針對單一退化過程或某個退化階段，缺乏對多個退化階段綜合建模的研究；模型選擇主要依賴圖形和主觀判斷；長期壽命預測容易忽略不同退化階段性能變化規律的差異，影響壽命預測結果的精度和可信度。本項目以衛星遙測數據為基礎，根據多階段退化產品特點，以基於退化的可靠性技術為根本途徑，以產品微觀失效機理和巨觀退化數據特徵為依據，以個體特殊退化行為和總體一般退化規律的分析與綜合為手段，研究多階段退化產品壽命預測理論方法，包括退化數據階段性特徵分析、典型退化機制下多階段退化過程建模、基於退化試驗數據的總體壽命預測、退化試驗方案設計、基於實測數據的個體壽命預測等。通過本項目研究，在衛星在軌遙測數據特徵提取、多階段退化過程綜合建模、基於退化數據的壽命預測、加速退化試驗方案設計等方面，取得了一些有益的成果，包括：基於波動特徵的遙測數據特徵提取和狀態檢測，基於特徵向量的遙測數據形態特徵提取；基於模式演化的複雜多階段退化過程建模方法，基於加速-補償機制的複雜應力下退化軌道建模方法；基於模式演化模型和虛擬遙測的狀態預測方法，基於殘差的部件健康狀態評估方法，基於可重構度的系統健康狀態評估方法，基於部件功能映射圖的系統健康狀態評估方法，基於波及效應的故障風險預測方法；試驗樣本與試驗時間等效性，退化量與標記量等效性，可靠性強化試驗方案和數據分析方法。共發表/錄用學術論文7篇（1篇SCI，2篇EI）；出版專著2部（國防工業出版社），擬出版專著1部（國防工業出版社）；申請發明專利4項（已授權1項）。 本項目研究成果，已經部分套用於太空飛行器在軌狀態檢測、故障診斷和健康評估工作，取得了良好的工程效果。本項目提出的數據分析與建模方法，也可用於其它裝備的健康管理問題，本項目研究成果對裝備性能試驗和在役考核也有借鑑意義。