1.一种考虑测量误差的退化可靠性分析方法,其特征在于:通过以下步骤实现:步骤一:选取合适的退化参数,在各测试时刻记录各试件的性能退化值,使得性能参数退化量通过简单的函数变换转化为符合线性独立增量过程规律的情况;
步骤二:建立考虑测量误差的线性独立增量过程模型;
步骤三:计算似然函数,通过极大似然估计法,计算退化模型中的未知参数;
步骤四:利用建立的退化模型对产品进行可靠性评估。
2.根据权利要求1所述的一种考虑测量误差的退化可靠性分析方法,其特征在于:在步骤一中所述选取合适的退化参数,具体方式为将m个试件投入到退化试验中,对每个试件均在n个时刻t1<t2<…<tn进行测量得到退化测量值zi1,zi2,...,zin,i=1,2,3,...,m,根据测试结果统计特征的变化规律,确定变换后的退化时间x为t的严格单调递增函数以及性能参数的变换函数为y=φ(z),使得测量得到的退化过程z=z(t)通过 以及y=φ(z)这两个变换后,变为线性独立增量过程y=y(x),变换后的测试时间为x1<x2<…<xn,退化量为yi1,yi2,...,yin,i=1,2,3,...,m;其中 与y=φ(z)为根据测试结果统计特征变化规律确定的函数。
3.根据权利要求1所述的一种考虑测量误差的退化可靠性分析方法,其特征在于:步骤二中所述的建立考虑测量误差的线性独立增量过程模型,建立过 程具体实现为:
2.1产品性能退化路径的确定;
通过测试时间和/或性能参数值的变换,对试件i,其性能参数退化量真值yi*(x)与测试时间为如下线性关系yi*(x)=ai+bix (1)*
其中yi(x)表示试件i性能参数退化量的真值;x表示变换后的测试时间;ai,bi为第i个试件的线性独立增量过程模型参数;
2.2退化量方差随时间变化规律的确定;在x时刻,退化量方差的无偏估计为
其中m表示试件个数; 表示x时刻各试件性能参数退化量真值的均值; 表示各试件线性独立增量过程模型参数的均值;
所以有:
在产品退化路径为线性的情况下,产品性能退化过程的方差表示为时间x的二次函数;
2.3测量误差的考虑;在性能参数的实际测试中,测量结果难免包含测量误差;假定误差服从正态分布,即e~N(0,σe2) (4)
该表达式表示测量误差e服从均值为零,标准差为σe的正态分布;
2.4产品的性能退化模型的建立;测量误差的线性独立增量过程退化模型,表示为
式中,a,b,d0,d1,d2和 均为模型参数:其中a+bx表示产品性能的退化路径;ε(x)表示退化量的分散性,在退化路径为线性的情况下,满足均值为0、方差与时间呈二次关系的正态分布;记做d0+d1x+d2x2;
由独立增量过程的定义,有Δε1=ε(x1),Δε2=ε(x2)-ε(x1),…,Δεn=ε(xn)-ε(xn-1)相互独立且服从正态分布Δεj~N(0,d1(xj-xj-1)+d2(xj2-xj-12)) (6)Δε1~N(0,d0+d1x1+d2x12) (7)其中Δε1即ε(x1)表示第一个时刻的分散性,Δεj表示第j个时刻分散性与第j-1个时刻分散性的差值;j>1。
4.根据权利要求1所述的一种考虑测量误差的退化可靠性分析方法,其特征在于:步骤三中所述计算似然函数,通过极大似然估计法,计算退化模型中的未知参数,具体实现过程为:
3.1确定似然函数的形式
yi1,yi2,yi3,...,yin满足多维正态分布的条件,表示第i个试件第1,2,L,n个时刻的退化量测量值,所以由多维正态分布的极大似然函数公式得到m个试件的对数极大似然函数为:
式中,L(θ)表示极大似然函数;Δyi=(Δyi1,Δyi2,L,Δyin)'表示退化量增量的向量;
Δμ表示退化量增量期望值的向量;Σ为各试件协方差矩阵;detΣ表示Σ的行列式;
3.2计算似然函数中各参数
根据上述公式的含义,则
其中E(Δyin)表示增量Δyin的期望值;
根据线性独立增量过程的定义以及测量误差的独立性,确定协方差矩阵Σ的元素Σij表达式如下:
2
其中Var(Δε1)=d0+d1x1+d2x1,确定似然函数后,利用优化算法求解模型中的待求参数a,b,d0,d1,d2和σe;
Δxj即xj-xj-1表示两个时刻的差值。
5.根据权利要求1所述的一种考虑测量误差的退化可靠性分析方法,其特征在于:步骤四中的利用建立的退化模型对产品进行可靠性评估,具体实现方 式如下:
4.1在测试时刻x,性能参数退化量Y(x)的分布函数为
式中 为性能参数退化量的方差,Φ(·)为标准正态分布的分布函数,FY(y|x)表示性能参数退化量Y(x)的分布函数;
4.2假设产品的失效阈值为Df,若b>0,则产品寿命T的分布函数为
若b<0,则产品寿命T的分布函数为
式中P表示概率,FT表示产品寿命T的分布函数;
4.3可靠度为R的可靠寿命t1-R通过求解下式得到。
6.根据权利要求1或2所述的一种考虑测量误差的退化可靠性分析方法,其特征在于:步骤一中的函数变换为对数变换或指数变换。
7.根据权利要求2所述的一种考虑测量误差的退化可靠性分析方法,其特征在于:所述的变化规律为线性、二次函数、对数及指数规律。