考虑维修行为建模枪械系统内场加速寿命试验等效优化方法技术方案

本发明专利技术提供了一种考虑维修行为建模枪械系统内场加速寿命试验等效优化方法，其包括：构建考虑维修行为建模的系统可靠性模型，确定等效内场试验的待优化参数，获取内外场试验的系统对数极大似然函数，估计所构建的考虑维修行为建模的系统可靠性模型中的待定参数，计算内外场试验的渐进方差，构建渐进方差约束条件，构建优化模型并获得待优化参数的最优解。本发明专利技术通过在可靠性建模中引入维修行为建模，并考虑渐近方差约束，使得可修系统内场试验设计更加合理、有效，使得寿命预测更为准确，克服现有内场试验无法有效反映复杂外场使用环境的实际问题。的实际问题。的实际问题。

【技术实现步骤摘要】
考虑维修行为建模枪械系统内场加速寿命试验等效优化方法


[0001]本专利技术属于可靠性设计
，特别是一种考虑维修行为建模枪械系统内场加速寿命试验等效优化方法。考虑维修行为建模枪械系统内场加速寿命试验等效优化方法

技术介绍

[0002]加速寿命试验在产品设计、制造过程中用途广泛，是检验产品是否达到设计要求的重要手段。经过数十年的发展，加速寿命试验已经从最初的恒应力加速寿命试验逐步发展为序进应力加速寿命试验、步进应力加速寿命试验及时变应力加速寿命试验等。选择不同类型的加速寿命试验往往对试验的预期结果有非常大的影响，选择合适的加速寿命试验类型并制定合适的加速寿命试验方案对于得到理想的加速寿命试验数据至关重要。
[0003]产品在实际使用中面临的环境应力非常复杂，然而实验室内进行的内场试验能够提供的环境应力类型及强度均有限，故而实验室内进行产品的内场试验并不能良好地反映产品在实际使用过程中的复杂环境载荷。此外，可修产品在生产生活中十分普遍，但相关研究在提出等效设计方法时往往没有考虑到产品的维修对试验结果的影响。在试验设计时将出现故障的产品简单地视为失效的建模方式会大大低估产品的使用寿命，从而降低所设计试验方案的合理性、准确性，达不到反映产品真实工况的要求。
[0004]因此，为解决此问题，通过引入维修行为模型并考虑渐进方差约束，寻求一种考虑维修行为建模枪械系统内场加速寿命试验等效优化方法，以期为可修系统设计与其真实使用环境下等效的内场试验方案，实现更为真实准确的寿命预测是十分迫切且必要的。
专利
技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述现有技术中的缺陷，提出一种考虑维修行为建模枪械系统内场加速寿命试验等效优化方法。该方法包括构建考虑维修行为建模的系统可靠性模型，确定等效内场试验的待优化参数，获取内外场试验的系统对数极大似然函数，估计所构建的考虑维修行为建模的系统可靠性模型中的待定参数，计算内外场试验的渐进方差，构建渐进方差约束条件，构建优化模型并获得待优化参数的最优解。本专利技术通过在可靠性建模中引入维修行为建模，并考虑渐近方差约束，使得可修系统内场试验设计更加合理、有效，使得寿命预测更为真实、准确，克服了现有内场试验无法有效反映复杂外场使用环境的实际问题。
[0006]本专利技术提供一种考虑维修行为建模枪械系统内场加速寿命试验等效优化方法，其包括以下步骤：
[0007]S1、构建考虑维修行为建模的系统可靠性模型：通过机理分析确定系统敏感应力，并依据系统历史数据确定维修行为模型，综合建立考虑维修行为建模的系统可靠性模型；
[0008]S2、确定等效内场试验的待优化参数Λ：依据系统历史数据，确定内场试验剖面种类，形成等效内场试验模型并确定等效内场试验的待优化参数Λ；
[0009]S3、获取内外场试验的系统对数极大似然函数L并估计所构建的考虑维修行为建模的系统可靠性模型中的待定参数：依据步骤S1中所构建的考虑维修行为建模的系统可靠
性模型，获取内外场试验的系统对数极大似然函数L，代入系统所述历史数据中的历史环境数据及在对应历史环境下的失效数据，通过极大似然估计法估计所构建的考虑维修行为建模的系统可靠性模型中的待定参数；
[0010]S4、计算内外场试验的渐进方差Avar：根据步骤S3获得的所述系统对数极大似然函数L，构造内外场试验的费歇尔信息阵I
n
＝[I
nY
，I
nX
]，计算内外场试验的渐进方差Avar＝[Avar
Y
，Avar
X
]，其中，I
nY
表示内场试验费歇尔信息阵；I
nX
表示外场试验费歇尔信息阵；Avar
Y
表示内场试验渐进方差；Avar
x
表示外场试验渐进方差；
[0011]S5、构建渐进方差约束条件基于统计优化准则确定等效准则函数Q(Θ)，其中，Θ表示待定参数；并依据步骤S4中得到的所述内外场试验的渐进方差Avar，构建渐进方差约束条件
[0012]S6、构建优化模型并获得待优化参数Λ的最优解：基于步骤S5中得到的所述渐进方差约束条件构建优化约束，并以步骤S2中得到的所述等效内场试验的待优化参数Λ作为优化目标，建立优化模型，进行优化设计求解，获得所述优化约束下待优化参数Λ的最优解；所述优化模型为：
[0013][0014]其中，Λ
min
、Λ
max
分别表示所述待优化参数Λ的最大值向量和最小值向量。
[0015]进一步，所述步骤S4具体包括以下步骤：
[0016]S41、根据步骤S3获得的所述系统对数极大似然函数L，构造内外场试验的费歇尔信息阵I
n
：
[0017][0018]其中，n表示待定参数Θ中元素的个数；θ
i
表示待定参数Θ中的第i个元素且T表示矩阵转置；E表示期望；所述内场试验费歇尔信息阵I
nY
通过将内场数据代入式(3)求得；所述外场试验费歇尔信息阵I
nX
通过将外场数据代入式(3)求得；
[0019]S42、计算内外场试验的渐进方差Avar：
[0020][0021]其中，a
Θ
表示梯度向量且R(Θ)表示系统可靠性函数；表示内外场试验的费歇尔信息阵I
n
的逆矩阵；所述内场试验渐进方差Avar
Y
通过将所述内场试验费歇尔信息阵I
nY
代入式(4)求得；所述外场试验渐进方差Avar
X
通过将所述外场试验费歇尔信
息阵I
nX
代入式(4)求得。
[0022]可优选的，所述步骤S3中所述系统对数极大似然函数L的获取具体包括以下步骤：
[0023]S31、判断系统所述历史数据中的内外场试验数据中有无故障时刻记录，若记录系统具体故障时刻，则直接获得对数极大似然函数；若记录故障观测时刻而系统具体故障时刻未知，则执行步骤S32；若无故障记录，则执行步骤S33；
[0024]S32、考虑为删失情况，则获得删失情况下的对数极大似然函数；
[0025]S33、依据步骤S1所构建的考虑维修行为建模的系统可靠性模型，综合试验时间及试验环境参数，计算系统在试验条件下的理论失效数，依据步骤S32获得删失情况下的对数极大似然函数，即为所述内外场试验的系统对数极大似然函数L。
[0026]可优选的，所述步骤S1中所述考虑维修行为建模的系统可靠性模型通过等效虚拟服役时间或等效失效强度函数来构建，若通过等效失效强度函数构建，则所述步骤S1具体包括以下步骤：
[0027]S11、根据系统历史数据，建立系统可靠性模型R(t|Θ)，其中，t表示系统寿命；
[0028]S12、计算第一系统失效强度函数λ(t)：
[0029][0030]S13、建立考虑维修行为的等效系统失效强度函数λ
t...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑维修行为建模枪械系统内场加速寿命试验等效优化方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1、构建考虑维修行为建模的系统可靠性模型：通过机理分析确定系统敏感应力，并依据系统历史数据确定维修行为模型，建立考虑维修行为建模的系统可靠性模型；S2、确定等效内场试验的待优化参数Λ：依据系统历史数据，确定内场试验剖面种类，形成等效内场试验模型并确定等效内场试验的待优化参数Λ；S3、获取内外场试验的系统对数极大似然函数L，并估计所构建的考虑维修行为建模的系统可靠性模型中的待定参数：依据步骤S1中所构建的考虑维修行为建模的系统可靠性模型，获取内外场试验的系统对数极大似然函数L，代入系统所述历史数据中的历史环境数据及在对应历史环境下的失效数据，通过极大似然估计法估计所构建的考虑维修行为建模的系统可靠性模型中的待定参数；S4、计算内外场试验的渐进方差Avar：根据步骤S3获得的所述系统对数极大似然函数L，构造内外场试验的费歇尔信息阵I
n
＝[I
nY
,I
nX
]，计算内外场试验的渐进方差Avar＝[Avar
Y
,Avar
X
]，其中，I
nY
表示内场试验费歇尔信息阵；I
nX
表示外场试验费歇尔信息阵；Avar
Y
表示内场试验渐进方差；Avar
X
表示外场试验渐进方差；S5、构建渐进方差约束条件基于统计优化准则确定等效准则函数Q(Θ)，其中，Θ表示待定参数；并依据步骤S4中得到的所述内外场试验的渐进方差Avar，构建渐进方差约束条件S6、构建优化模型并获得待优化参数Λ的最优解：基于步骤S5中得到的所述渐进方差约束条件构建优化约束，并以步骤S2中得到的所述等效内场试验的待优化参数Λ作为优化目标，建立优化模型，进行优化设计求解，获得所述优化约束下待优化参数Λ的最优解；所述优化模型为：其中，Λ
min
、Λ
max
分别表示所述待优化参数Λ的最大值向量和最小值向量。2.根据权利要求1所述的考虑维修行为建模枪械系统内场加速寿命试验等效优化方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：S41、根据步骤S3获得的所述系统对数极大似然函数L，构造内外场试验的费歇尔信息阵I
n
：
其中，n表示待定参数Θ中元素的个数；θ
i
表示待定参数Θ中的第i个元素且i∈[1,n],T表示矩阵转置；E表示期望；所述内场费歇尔信息阵I
nY
通过将内场数据代入式(3)求得；所述外场试验费歇尔信息阵I
nX
通过将外场数据代入式(3)求得；S42、计算内外场试验的渐进方差Avar：其中，A
Θ
表示梯度向量且R(Θ)表示系统可靠性函数；表示内外场试验的费歇尔信息阵I
n
的逆矩阵；所述内场试验渐进方差Avar
Y
通过将所述内场试验费歇尔信息阵I
nY
代入式(4)求得；所述外场试验渐进方差Avar
X
通过将所述外场试验费歇尔信息阵I
nX
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云霞，黄璞，沙金龙，
申请(专利权)人：中国兵器装备集团兵器装备研究所，
类型：发明
国别省市：