一种基于灰色系统理论的加速退化试验可靠性评估方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种基于灰色系统理论的加速退化试验可靠性评估方法，包括步骤：(一)对加速退化试验获取的原始数据进行数据预处理，获得预处理数据；(二)利用灰色系统理论对所述预处理数据进行分析，获得灰色系统理论分析数据；(三)对所述灰色系统理论分析数据进行可靠性评估。与现有技术相比，本发明专利技术能够实现对系统运行行为正确认识和有效控制、更接近工程实践。

A reliability evaluation method for accelerated degradation test based on Grey System Theory

The embodiment of the invention discloses a grey system theory includes the steps of accelerated degradation test reliability evaluation method, based on: (a) the original data obtained by the accelerated degradation test data preprocessing, obtain data preprocessing; (two) the pretreatment data were analyzed by using grey system theory, grey system theory is obtained analysis of data; (three) to evaluate the reliability of the grey system theory to analysis data. Compared with the prior art, the invention can realize the correct understanding and effective control of the system operation behavior, and is more close to the engineering practice.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及加速退化试验评估
，具体是一种基于灰色系统理论的加速退化试验可靠性评估方法。
技术介绍
寿命试验是传统的产品可靠性验证方法，仅记录产品失效和试验时间，而很多产品的关键性能参数在使用或者贮存过程中会发生缓慢变化，这称为性能退化过程，当性能退化超过一定标准后，便认为产品失效，因此产品的失效是一个性能退化累积过程。很显然，利用完整的性能退化累积过程中产生的各种参数数据进一步分析数据里蕴含着产品的可靠性信息，可以对产品的可靠性进行有效评估。随着制造工艺水平和品质管理水平的不断提高，产品的可靠性水平日益增长，可靠性评估方法也随着可靠性水平的提升而变迁。从产品性能参数的变化着手，通过对表征产品功能的某些量进行连续测量，取得退化数据，利用退化数据对产品功能的退化过程进行各类指标的细致分析，成为可靠性评估研究的一个重要发展方向。当产品在工程可接受的退化试验时间内性能退化量不显著时，可以采用加速退化试验加快产品性能退化过程以获得更显著的性能退化过程特征。退化试验和加速退化试验已经成为对高可靠长寿命产品进行可靠性评估的最佳手段，并且加速退化试验是对加速寿命试验的有力补充，是加速试验的一个发展方向。总体上说加速退化试验与传统的寿命试验的不同之处可总结为三个方面：(1)对象不同：加速退化试验的研究对象是具有性能退化数据的产品，寿命试验研究对象是具有失效寿命数据的产品。(2)目的不同：加速退化试验的目的是找出产品性能退化如何发生、何时发生的，并在保持失效机理不变的条件下，将试品置于比正常应力严酷的环境条件或工作应力下进行试验，加速试品性能的退化，以确定材料、元器件、系统的退化轨迹，从而通过外推的方法得到产品在设计或使用条件下的失效时间或可靠性指标。寿命试验的目的是通过应用与可靠性或寿命相关的加速模型，通过比正常使用时更高的应力条件下的试验来度量可靠性或寿命，以确定其寿命长短。(3)数据处理方法不同：寿命试验方法主要利用截尾法来结束试验，只记录产品的失效时间，却不记录产品失效及失效的具体过程，而加速退化试验通过对产品退化数据的处理很好地解决了该问题，并可以对高可靠性长寿命产品的小子样零失效情况下可靠性评估给出解决办法。在研究高可靠性产品的可靠性问题时指出，加速退化试验可解决目前传统可靠性理论与工程应用的不适用问题。由于起步较晚，加速退化试验的可靠性评估方法没有寿命试验那样成熟。当前基于加速退化试验中的性能退化数据的可靠性评估方法中，比较主流的方法有：回归模型与伪寿命分布法、性能退化量分布法、随机系数模型法等方法，采用的手段多为统计工具。这些主流评估方法的具体流程和算法都已研究的较为成熟，较为热门的创新之处在于模型选择和模型指标应用方面。而上述所列方法在这方面所做的工作都略显不足，因此，在当前关于加速退化试验数据的可靠性评估研究方面，主要的问题在于如何选择合适的模型以及如何对所选择模型的特征进行描述与分析。因此，如何提供一种能够实现对系统运行行为正确认识和有效控制、更接近工程实践的可靠性评估方法，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为加速退化试验提供一种基于灰色系统理论的可靠性评估方法，本专利技术将灰色系统理论中的离散化模型确立方法应用于加速退化试验，并对实验中所获得的量纲和时间长度均不相等的原始试验数据进行分析，建立一个既考虑数据间绝对位置的相似性，又考虑变化率的相似性的通用方法，灰色系统理论是以“部分信息已知，部分信息未知”的“小样本”，“贫信息”不确定性系统作为研究对象，主要通过对“部分”已知信息的生成、开发，提取有价值的信息，实现对系统运行行为的正确认识和有效控制。灰色系统理论拟合或预测需要的原始数据少，甚至只需要4个数据就可以建立准确的预测模型，且能得到满意的结果。灰色建模实质上是为了将离散的、无规律的原始数据序列进行次累加生成(为一自然数)，得到规律性较强的累加生成序列，然后再对累加生成序列建模。这种方法从本质上就考虑到了加速退化试验的前提条件，是更接近工程实践的一类方法。本专利技术实施例提供的一种基于灰色系统理论的加速退化试验可靠性评估方法，具体方案包括步骤：(一)对加速退化试验获取的原始数据进行数据预处理，获得预处理数据；(二)利用灰色系统理论对所述预处理数据进行分析，获得灰色系统理论分析数据；(三)对所述灰色系统理论分析数据进行可靠性评估。优选地，所述步骤(一)中的数据预处理具体包括：时序不等处理、级比检验与数据变换、生成灰序列。优选地，所述步骤(二)具体包括：对所述预处理数据进行灰色综合关联度分析和预测模型的建立。优选地，所述步骤(三)具体包括：对所述灰色系统理论分析数据进行关联度等级和相对误差等级的确定，然后根据关联度等级和相对误差等级进行可靠性评估。优选地，所述步骤(一)中的数据预处理具体包括：1)时序不等处理：采用紧邻均值生成方法补齐短序列不足数据：表示第i个性能数据的原始序列，若其中第j个数据存在空缺，可以采取紧邻的第j-1个数据和第j+1数据的算数平均值补足数据点，即2)级比检验与数据变换：原始加速退化数据中的m种数据均表示为序列：其中，i＝1，2,3……m,序列级比的计算方法为应满足数据变换即建立映射关系：其中k＝1,2,…,n，得到新的数据序列使得此变换后的序列满足级比检验条件3)生成灰序列：利用累加生成方法对原始数据经变换后得到的新数据序列进行处理生成灰序列设D为序列算子，则其中， y i ( 1 ) ( k ) = y i ( 0 ) ( k ) d = Σ j = 1 k y i ( 0 ) ( j ) ; k = 1 , 2 , ... , n ]]>则称D为的一次累加生成算子，记为1-AGO。需要说明的是，本专利技术实施例中，级比检验，是指保证建模前的初始序列满足级比检验条件，即与此同类型的检验还有光滑比检验，其具体技术细节为：首先，计算光滑比：由此可得准光滑比：判断是否满足，如满足，则满足准光滑比检验。光滑比检验步骤可根据数据质量调整。本专利技术实施例中的数据变换，是指初始序列不满足级比检验条件时，则需要进行必要的数据变换处理；满足级比检验条件时，数据变换步骤可调整。同理，如果初始序列不满足光滑比检验条件时，则需要进行必要的数据变换处理；满足光滑比检验条件时，数据变换步骤可调整。数据变换，其具体实施技术有初值化变换、均值化变换、百分比变换、倍数变换、归一化变换、极差最大值化变换、区间值化等变换方法。数据变换使原始数据消除量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于灰色系统理论的加速退化试验可靠性评估方法，其特征在于，包括步骤：(一)对加速退化试验获取的原始数据进行数据预处理，获得预处理数据；(二)利用灰色系统理论对所述预处理数据进行分析，获得灰色系统理论分析数据；(三)对所述灰色系统理论分析数据进行可靠性评估。

【技术特征摘要】
1.一种基于灰色系统理论的加速退化试验可靠性评估方法，其特征在于，包括步骤：(一)对加速退化试验获取的原始数据进行数据预处理，获得预处理数据；(二)利用灰色系统理论对所述预处理数据进行分析，获得灰色系统理论分析数据；(三)对所述灰色系统理论分析数据进行可靠性评估。2.根据权利要求1所述的一种基于灰色系统理论的加速退化试验可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤(一)中的数据预处理具体包括：时序不等处理、级比检验与数据变换、生成灰序列。3.根据权利要求1所述的一种基于灰色系统理论的加速退化试验可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤(二)具体包括：对所述预处理数据进行灰色综合关联度分析和预测模型的建立。4.根据权利要求1所述的一种基于灰色系统理论的加速退化试验可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤(三)具体包括：对所述灰色系统理论分析数据进行关联度等级和相对误差等级的确定，然后根据关联度等级和相对误差等级进行可靠性评估。5.根据权利要求1或2所述的一种基于灰色系统理论的加速退化试验可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤(一)中的数据预处理具体包括：1)时序不等处理：采用紧邻均值生成方法补齐短序列不足数据：表示第i个性能数据的原始序列，若其中第j个数据存在空缺，可以采取紧邻的第j-1个数据和第j+1数据的算数平均值补足数据点，即2)级比检验与数据变换：原始加速退化数据中的m种数据均表示为序列：其中，i＝1，2,3……m,序列级比的计算方法为应满足数据变换即建立映射关系：其中k＝1,2,…,n，得到新的数据序列使得此变换后的序列满足级比检验条件3)生成灰序列：利用累加生成方法对原始数据经变换后得到的新数据序列进行处理生成灰序列设D为序列算子，则其中， y i ( 1 ) ( k ) = y i ( 0 ) ( k ) d = Σ j = 1 k y i ( 0 ) ( j ) ; k = 1 , 2 , ... , n ]]>则称D为的一次累加生成算子，记为1-AGO。6.根据权利要求1或3所述的一种基于灰色系统理论的加速退化试验可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤(二)具体包括：1)灰色综合关联度分析：设与为长度相同且初值皆不等于0的退化数据，以下公式作为灰色关联度的简化形式：2)离散灰色模型的建立：离散灰色模型：称为GM(1,1)模型的离散形式。对于离散灰色模型，通过最小二乘原理可以求得β＝(BTB)-1BTY，其中β＝[β1β2]T，采用累加生成变换，有离散灰色GM(1,1)模型的时间响应序列为： y ^ i ( 1 ) ( k + 1 ) = β 1 k ( y i ( 0 ) ( 1 ) - β 2 1 - β 1 ) + β 2 1 - β 1 , k = 1 , 2 , ... n - 1. ]]>还原值为： y ^ i ( 0 ) ( k + 1 ) = y ^ i ( 1 ) ( k + 1 ) - y ^ i ( 1 ) ( k ) = [ ( β 1 - 1 ) y ( 0 ) ( 1 ) + β 2 ] β 1 k - 1 , k = 1 , 2 , ... , n - 1 , ]]> y i ( 1 ) ( k ) = 1 - 0.5 a 1 + ...

【专利技术属性】
技术研发人员：高军，
申请(专利权)人：广州韵脉质量技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44