本文關(guān)鍵詞：退化型產(chǎn)品的剩佘壽命預(yù)測與健康管理方法研究　出處：《電子科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著我國航空航天、高速軌道交通、海洋裝備、重型機(jī)床等行業(yè)復(fù)雜裝備的發(fā)展,其中退化型產(chǎn)品的可靠性關(guān)乎我國國防力量、社會民生等各個(gè)方面,這就需要對其進(jìn)行相應(yīng)的可靠性研究。在產(chǎn)品全壽命周期內(nèi),亟需監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)預(yù)測故障并提供相關(guān)維修資源等以保障產(chǎn)品健康狀態(tài)。因此,本文將重點(diǎn)研究退化型產(chǎn)品的剩余壽命預(yù)測與健康管理方法。產(chǎn)品呈現(xiàn)出動態(tài)失效過程、維修資源準(zhǔn)備和調(diào)度周期長、維修費(fèi)用高昂和失效聚集等特征。本文首先研究基于退化與沖擊過程的剩余壽命預(yù)測方法,其次提出基于疲勞裂紋擴(kuò)展有限元模型和改進(jìn)粒子濾波的剩余壽命預(yù)測方法,再根據(jù)預(yù)測的結(jié)果構(gòu)建基于調(diào)度閾值與維修閾值的在線維修決策框架,并提出基于近極值理論的失效聚集性評估方法。本文主要研究內(nèi)容如下：(1)針對受到退化與沖擊過程的系統(tǒng)提出一種預(yù)測剩余壽命的方法。將退化過程與沖擊過程描述為“元素過程”,沖擊損害是一種由于沖擊過程作用造成的,作用于軟失效過程中的損傷。退化損害是一種由于退化過程作用造成的,作用于硬失效過程中的損傷。損害在本文將特殊用于代表一個(gè)元素過程對另一個(gè)復(fù)合過程的影響。軟失效過程包括退化過程與沖擊損害,硬失效過程包括沖擊過程與退化損害。軟失效過程與硬失效過程屬于復(fù)合過程,競爭系統(tǒng)失效。構(gòu)建基于退化與沖擊模型的剩余壽命預(yù)測框架,使用粒子濾波在考慮和不考慮測量噪音兩種情況下,進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì),預(yù)測在線剩余使用壽命。(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴(kuò)展是退化型產(chǎn)品的一種重要失效形式。通過結(jié)合高性能疲勞力學(xué)與濾波算法,研究機(jī)械結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展相關(guān)的故障診斷與預(yù)測方法。通過使用有限元替換算法計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子,同時(shí)使用移動最小二乘法計(jì)算疲勞裂紋擴(kuò)展速率,完成對疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)施快捷和精確地確定性分析。擴(kuò)展卡爾曼濾波和粒子濾波均用于估計(jì)裂紋長度。依據(jù)估計(jì)的裂紋長度,預(yù)測基于疲勞裂紋擴(kuò)展的剩余使用壽命,并改進(jìn)粒子濾波以達(dá)到顯著減輕計(jì)算量的目的。(3)考慮維修資源準(zhǔn)備的提前期,建立基于預(yù)測的最優(yōu)維修策略。引入一個(gè)調(diào)度閾值表示開始準(zhǔn)備各項(xiàng)維修資源。調(diào)度閾值、維修閾值和失效閾值三者構(gòu)成一個(gè)基于三閾值的維修管理框架。使用該框架,供貨商可在系統(tǒng)狀態(tài)到達(dá)調(diào)度閾值時(shí),開始準(zhǔn)備維修資源；在系統(tǒng)狀態(tài)到達(dá)維修閾值時(shí),執(zhí)行維修。期望總維修費(fèi)用率為最優(yōu)維修策略優(yōu)化目標(biāo),其中維修費(fèi)用依據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)確定,并考慮了供貨商與客戶等待時(shí)間費(fèi)用。最后在預(yù)測與健康管理框架下動態(tài)更新最優(yōu)維修策略。(4)住用戶使用一批次產(chǎn)品時(shí),如果產(chǎn)品的失效時(shí)間聚集,其危害性遠(yuǎn)大于單一產(chǎn)品失效。如果致力于研發(fā)可靠和安全的產(chǎn)品,嶇需避免在短時(shí)間出現(xiàn)多個(gè)失效的現(xiàn)象,并針對這種現(xiàn)象展開研究。這種產(chǎn)品失效的聚集性由近極值系統(tǒng)狀態(tài)和近極值失效時(shí)間所衡量。本文將定義近極值系統(tǒng)狀態(tài)與近極值失效時(shí)間,并在離線與在線解決方案中給出計(jì)算方法,從而建立一個(gè)適用于離線與在線的失效聚集性評價(jià)體系。
[Abstract]:In this paper , a method for predicting the residual life of a degraded product is proposed . ( 4 ) When a user uses a lot of products , if the product ' s failure time is aggregated , its harmfulness is far greater than that of a single product . If it is committed to the development of reliable and safe products , it is necessary to avoid multiple failures in a short time , and to study the phenomenon . The aggregate property of this product failure is measured by the near - extreme value system state and the near - extreme value failure time . This paper will define the near - extreme value system state and the near - extreme value failure time , and give the calculation method in the offline and online solutions , so as to establish a failure aggregation evaluation system suitable for offline and online solutions .

【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB114.3

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本文編號：1406207