【摘要】：動(dòng)量輪是一種重要的慣性執(zhí)行機(jī)構(gòu),因其具有精度高、消耗燃料少、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)中。動(dòng)量輪為衛(wèi)星的姿態(tài)調(diào)整和抵抗外界的干擾提供動(dòng)力保障,其失效對(duì)衛(wèi)星是致命性的。動(dòng)量輪的可靠性水平在很大程度上決定了整顆衛(wèi)星的可靠性、安全性和有效服役時(shí)間。對(duì)動(dòng)量輪進(jìn)行可靠性評(píng)估一方面可以充分利用星載資源,指導(dǎo)航天器任務(wù)規(guī)劃的開(kāi)展;另一方面為航天器的在軌維修決策提供理論依據(jù)。動(dòng)量輪具有小樣本、長(zhǎng)壽命、高成本的特點(diǎn),傳統(tǒng)的基于大量壽命數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)推斷方法已不再適用,基于性能退化和信息融合的方法為其可靠性評(píng)估問(wèn)題提供了新路徑。本文以動(dòng)量輪為研究對(duì)象,探究了如何合理利用不同來(lái)源的信息對(duì)其進(jìn)行可靠性評(píng)估,分別研究了融合專(zhuān)家知識(shí)與壽命數(shù)據(jù)的可靠性評(píng)估、基于性能退化的可靠性評(píng)估、以及融合性能退化數(shù)據(jù)與其它類(lèi)型數(shù)據(jù)的可靠性評(píng)估問(wèn)題。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)基于D-S證據(jù)理論與Bayes方法融合壽命數(shù)據(jù)的動(dòng)量輪可靠性評(píng)估。根據(jù)調(diào)研與分析,選取了Weibull分布作為動(dòng)量輪的壽命分布類(lèi)型,根據(jù)D-S證據(jù)理論合成規(guī)則融合了專(zhuān)家知識(shí),根據(jù)合成結(jié)果構(gòu)建了未知參數(shù)的先驗(yàn)分布,利用似然函數(shù)構(gòu)建了融合失效壽命數(shù)據(jù)與右截尾壽命數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型,利用zeros-ones轉(zhuǎn)換方法對(duì)該模型進(jìn)行了轉(zhuǎn)換,最終利用蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)仿真完成了參數(shù)估計(jì)。對(duì)比了本文所提方法與無(wú)信息先驗(yàn)法,結(jié)果表明本文所提方法有助于提高評(píng)估結(jié)果的精度。(2)基于性能退化的動(dòng)量輪可靠性評(píng)估。分析了動(dòng)量輪的失效機(jī)理,選取了動(dòng)量輪潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑劑含量作為關(guān)鍵性能參數(shù),分別利用標(biāo)準(zhǔn)Wiener過(guò)程與隨機(jī)效應(yīng)Wiener過(guò)程對(duì)性能退化數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,并利用Deviance Information Criterion(DIC)準(zhǔn)則選取了更為合適的隨機(jī)效應(yīng)Wiener過(guò)程模型作為動(dòng)量輪可靠性評(píng)估的退化模型,利用MCMC仿真完成了參數(shù)的Bayes估計(jì),通過(guò)案例分析表明了基于性能退化的動(dòng)量輪可靠性評(píng)估方法可以解決動(dòng)量輪小樣本、無(wú)失效數(shù)據(jù)等問(wèn)題。(3)基于多源信息融合的動(dòng)量輪可靠性評(píng)估。針對(duì)動(dòng)量輪具有小樣本、可靠性信息多源,且單一信息源數(shù)據(jù)不足這一特點(diǎn),提出了一種基于多源信息融合的動(dòng)量輪可靠性評(píng)估方法。分別研究了三種不同情況下融合多源信息的動(dòng)量輪可靠性評(píng)估問(wèn)題,包括:融合性能退化數(shù)據(jù)和伯努利數(shù)據(jù);融合性能退化數(shù)據(jù)和壽命數(shù)據(jù);融合性能退化數(shù)據(jù)、壽命數(shù)據(jù)和伯努利數(shù)據(jù)。分別給出了在這三種情況下融合模型的構(gòu)建方法以及基于Bayes更新的參數(shù)求解方法。與僅考慮性能退化數(shù)據(jù)的可靠性評(píng)估方法進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明多源信息融合方法可以提高評(píng)估結(jié)果的精度�？紤]到個(gè)體與總體存在差異性,個(gè)體產(chǎn)品的可靠性特征并不能被總體產(chǎn)品的可靠性特征精確表征,提出了一種單個(gè)動(dòng)量輪的實(shí)時(shí)可靠性評(píng)估模型。首先根據(jù)單個(gè)動(dòng)量輪的性能退化數(shù)據(jù)構(gòu)建了退化模型,然后利用同批動(dòng)量輪多源信息和專(zhuān)家知識(shí)構(gòu)建了單個(gè)動(dòng)量輪退化模型中未知參數(shù)的先驗(yàn)分布,根據(jù)Bayes理論,利用單個(gè)動(dòng)量輪實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)完成了退化模型未知參數(shù)的實(shí)時(shí)更新,進(jìn)而完成了單個(gè)動(dòng)量輪的實(shí)時(shí)可靠性評(píng)估。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V448.22
【圖文】：

動(dòng)量輪結(jié)構(gòu)示意圖

融合失效壽命數(shù)據(jù)和右截尾壽命數(shù)據(jù)模型的層次結(jié)構(gòu)圖

基于D-S證據(jù)理論與Bayes方法融合壽命數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2773156