隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展和新材料、新工藝的不斷應(yīng)用,產(chǎn)品(或系統(tǒng))的高集成化、高智能化以及復(fù)雜性日益增強(qiáng),傳統(tǒng)的基于失效數(shù)據(jù)的可靠性評(píng)估方法在工程實(shí)踐中面臨著小子樣、長(zhǎng)壽命、無(wú)失效和復(fù)雜相關(guān)性等一系列新的現(xiàn)實(shí)難題�；谛阅芡嘶目煽啃越Ｅc評(píng)估技術(shù)作為高可靠性和長(zhǎng)壽命產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)與評(píng)估的關(guān)鍵技術(shù),是當(dāng)前可靠性工程領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。與失效數(shù)據(jù)相比,性能退化數(shù)據(jù)可在產(chǎn)品任務(wù)階段實(shí)時(shí)測(cè)量獲取,其更加接近產(chǎn)品失效機(jī)理,蘊(yùn)含著物理量與性能、壽命之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,為可靠性評(píng)估工作提供了豐富的信息源。本文針對(duì)工程實(shí)踐中的具體問(wèn)題,聚焦動(dòng)態(tài)閾值系統(tǒng)、單階段可校正系統(tǒng)和多階段可校正系統(tǒng),采用隨機(jī)過(guò)程的基礎(chǔ)理論和方法開展了系統(tǒng)退化過(guò)程建模研究,提出了基于性能退化的可靠性評(píng)估方法。本論文的研究工作主要有以下幾個(gè)方面:第一,構(gòu)建了線性閾值、區(qū)域閾值和隨機(jī)閾值三種動(dòng)態(tài)閾值情形下基于Wiener擴(kuò)散過(guò)程的系統(tǒng)退化模型,提出了相應(yīng)的可靠性評(píng)估方法和相關(guān)指標(biāo)的求解方法。其中,線性閾值情形下給出并證明了直線型和曲線型閾值可靠性求解的重要引理;區(qū)域閾值情形下針對(duì)圓形、矩形、橢圓和多維立體等特殊失效區(qū)域,提出了基于蒙特卡羅模擬的可靠性評(píng)估方法和步驟;隨機(jī)閾值情形下,根據(jù)漂移參數(shù)?和失效閾值D的不確定性,基于蒙特卡羅模擬給出了兩種可靠性求解方法。第二,構(gòu)建了基于Wiener擴(kuò)散過(guò)程的單階段可校正系統(tǒng)退化過(guò)程模型,提出了系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法。依據(jù)經(jīng)典的Kijima模型建立了兩種退化模型,并證明了模型之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系;構(gòu)建光滑函數(shù)解決了系統(tǒng)校正行為導(dǎo)致的漂移函數(shù)不連續(xù)性問(wèn)題,給出了基于FPT(First Passage Time,首次到達(dá)時(shí))分布求解系統(tǒng)可靠性的新方法和基于偏微分方程的傳統(tǒng)求解方法;建立了間接觀測(cè)信號(hào)與系統(tǒng)直接狀態(tài)之間的函數(shù)關(guān)系,解決了間接觀測(cè)數(shù)據(jù)下可校正系統(tǒng)退化可靠性建模與評(píng)估難題。第三,構(gòu)建了確定型閾值和隨機(jī)型閾值兩種情形下多階段可校正系統(tǒng)退化數(shù)據(jù)模型和過(guò)程模型,提出了基于貝葉斯的多階段可校正系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法�；谛阅芡嘶瘮�(shù)據(jù),采用MLE(Maximum Likelihood Estimation,極大似然估計(jì))和貝葉斯方法求解系統(tǒng)運(yùn)行各階段模型參數(shù)的估計(jì)值和后驗(yàn)分布,證明了共軛先驗(yàn)分布、模型參數(shù)方差單調(diào)遞減等定理;針對(duì)隨機(jī)型失效閾值,提出了基于蒙特卡羅模擬的多階段可校正系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法,并通過(guò)比較兩種情形下的可靠性評(píng)估結(jié)果驗(yàn)證了隨機(jī)性對(duì)系統(tǒng)退化可靠性的影響規(guī)律。第四,開展了基于OAT(One at A Time,一次一個(gè))和基于概率密度分布的系統(tǒng)退化可靠性評(píng)估敏感性分析研究。以單階段可校正系統(tǒng)退化模型為例,采用OAT方法分別對(duì)校正度、漂移參數(shù)、初始退化量和擴(kuò)散系數(shù)的可靠性評(píng)估敏感性進(jìn)行了分析;分別以均勻分布和貝塔分布為例,分析了初始退化量服從不同概率密度分布情形下的可靠性評(píng)估敏感性。第五,開展了工程應(yīng)用案例研究。以某型水面艦艇平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為例,應(yīng)用多階段可校正系統(tǒng)可靠性建模與評(píng)估方法,建立了系統(tǒng)退化過(guò)程模型,并對(duì)特性形成階段、交付階段和服役階段平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了評(píng)估,有效驗(yàn)證了模型方法的正確性和實(shí)用性。本研究具有重要的理論和實(shí)踐意義,相關(guān)結(jié)論可用于解決動(dòng)態(tài)閾值系統(tǒng)、單階段可校正系統(tǒng)和多階段可校正系統(tǒng)等工程實(shí)際中相關(guān)復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性評(píng)估難題,完善了系統(tǒng)退化過(guò)程模型體系,豐富了基于性能退化的可靠性評(píng)估理論方法體系,具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值和廣闊的推廣前景。
【學(xué)位單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：F224
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景、目的與意義
    1.2 研究?jī)?nèi)容與論文結(jié)構(gòu)
    1.3 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
第2章 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及理論基礎(chǔ)
    2.1 系統(tǒng)退化建模與可靠性評(píng)估研究現(xiàn)狀
        2.1.1 系統(tǒng)退化過(guò)程模型研究現(xiàn)狀
        2.1.2 其它相關(guān)問(wèn)題研究現(xiàn)狀
    2.2 基于性能退化的可靠性評(píng)估理論基礎(chǔ)
        2.2.1 基于退化的可靠性評(píng)估基本過(guò)程
        2.2.2 失效機(jī)理與模式分析
        2.2.3 退化數(shù)據(jù)分析處理
        2.2.4 失效閾值確定
        2.2.5 壽命分布建模與計(jì)算
    2.3 相關(guān)概念與理論基礎(chǔ)
        2.3.1 退化建模中常用的隨機(jī)過(guò)程
        2.3.2 維修度與Kijima模型
        2.3.3 常用分布、定理及基本概念
第3章 動(dòng)態(tài)閾值系統(tǒng)退化可靠性建模與評(píng)估方法
    3.1 引言
    3.2 線性閾值情形下系統(tǒng)退化可靠性建模與評(píng)估方法
        3.2.1 系統(tǒng)退化建模
        3.2.2 系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法
        3.2.3 數(shù)值算例
    3.3 區(qū)域閾值情形下系統(tǒng)退化可靠性建模與評(píng)估方法
        3.3.1 系統(tǒng)退化建模
        3.3.2 系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法
        3.3.3 數(shù)值算例
    3.4 隨機(jī)閾值情形下系統(tǒng)退化可靠性建模與評(píng)估方法
        3.4.1 系統(tǒng)退化建模
        3.4.2 系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法
        3.4.3 數(shù)值算例
    3.5 本章小結(jié)
第4章 單階段可校正系統(tǒng)退化可靠性建模與評(píng)估方法
    4.1 引言
    4.2 單階段可校正系統(tǒng)退化過(guò)程建模
        4.2.1 系統(tǒng)建模與模型假設(shè)
        4.2.2 兩個(gè)模型的相關(guān)結(jié)論
    4.3 單階段可校正系統(tǒng)退化可靠性評(píng)估方法
        4.3.1 系統(tǒng)可靠度求解方法
        4.3.2 其它相關(guān)指標(biāo)的求解方法
    4.4 退化模型與可靠性評(píng)估方法的擴(kuò)展應(yīng)用
    4.5 數(shù)值算例
    4.6 本章小結(jié)
第5章 多階段可校正系統(tǒng)退化可靠性建模與評(píng)估方法
    5.1 引言
    5.2 確定型閾值情形下多階段可校正系統(tǒng)退化可靠性建模
        5.2.1 模型假設(shè)
        5.2.2 退化路徑和數(shù)據(jù)模型
        5.2.3 多階段可校正系統(tǒng)退化可靠性模型
    5.3 模型參數(shù)估計(jì)
        5.3.1 參數(shù)?的估計(jì)及后驗(yàn)分布
        5.3.2 參數(shù)?的方差及相關(guān)結(jié)論
        5.3.3 參數(shù)?的估計(jì)及后驗(yàn)分布
    5.4 確定型閾值情形下多階段可校正系統(tǒng)退化可靠性評(píng)估方法
    5.5 隨機(jī)型閾值情形下多階段可校正系統(tǒng)退化可靠性評(píng)估方法
    5.6 數(shù)值算例
        5.6.1 確定型閾值情形下可靠性評(píng)估算例
        5.6.2 隨機(jī)型閾值情形下可靠性評(píng)估算例
    5.7 本章小結(jié)
第6章 系統(tǒng)退化可靠性評(píng)估的敏感性分析
    6.1 引言
    6.2 基于OAT的退化可靠性評(píng)估敏感性分析
        6.2.1 校正度?的敏感性分析
        6.2.2 漂移參數(shù)c的敏感性分析
        6.2.3 初始退化量x的敏感性分析
        6.2.4 擴(kuò)散系數(shù)?的敏感性分析
    6.3 基于概率密度分布的退化可靠性評(píng)估敏感性分析
        6.3.1 均勻分布下初始退化量的敏感性分析
        6.3.2 貝塔分布下初始退化量的敏感性分析
    6.4 本章小結(jié)
第7章 工程應(yīng)用案例
    7.1 引言
    7.2 平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)概述
        7.2.1 系統(tǒng)組成及工作原理
        7.2.2 系統(tǒng)失效機(jī)理及性能指標(biāo)
        7.2.3 系統(tǒng)工作模式
    7.3 系統(tǒng)退化可靠性建模
        7.3.1 系統(tǒng)退化過(guò)程模型
        7.3.2 系統(tǒng)可靠性評(píng)估模型
    7.4 系統(tǒng)可靠性評(píng)估
    7.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝
作者簡(jiǎn)介

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