一种基于路径分类与估计的产品寿命预测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于路径分类与估计的产品寿命预测方法及装置，该方法步骤包括：S1.分别获取待测产品、多个失效参考样本的性能退化数据，由待测产品的性能退化数据得到目标路径，以及由各失效参考样本的性能退化数据得到多条参考路径；S2.分别计算各条参考路径与目标路径之间的相似度，并使用得到的各条所述参考路径与目标路径之间的相似度以及各个失效参考样本的剩余寿命估计得到待测产品的剩余寿命；该装置包括路径获取模块以及寿命预测模块。本发明专利技术具有实现方法简单、所需成本低、可实现产品剩余寿命的动态预测，且预测精度高以及无需知晓产品失效阈值等优点。

A product life prediction method and device based on path classification and estimation

【技术实现步骤摘要】
一种基于路径分类与估计的产品寿命预测方法及装置
本专利技术涉及电子、机电产品性能评估
，尤其涉及一种基于路径分类与估计的产品寿命预测方法及装置。
技术介绍
如电子插件、动调陀螺仪等的电子、机电产品，在使用过程中产品性能会逐步退化直至最终失效，产品发生失效会影响整机的运行可靠性，若能在产品使用过程中即预测出产品的剩余寿命，则可以在产品失效前及时发现产品的退化、失效状态，避免产品失效的发生，提高整机的运行可靠性。针对于电子产品的寿命预测，目前通常都是直接基于产品的退化数据的变化趋势进行预测，即通过获取待预测产品的已有的退化数据，由退化数据来预测后续退化数据的发展趋势，由该发展趋势中达到退化参数的失效阈值的时间作为寿命预测值。但是上述寿命预测方法，仅采用待预测产品本身的退化数据，数据量过少，且仅是简单的基于变化趋势进行预测，实际难以准备的预测得到产品的寿命。有从业者提出使用一个退化参数的变化来描述产品整个失效物理过程，同时使用一系列的样本与待测产品的失效数据进行比较分类，由分类后同类样本的寿命作为待测产品的寿命，该类方法中，仅仅利用了样本的失效数据，且待测产品的寿命最终实际仅是由部分样本得到，可利用的样本信息量有限，并未能够充分利用各样本的信息，寿命预测精度仍然不高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种实现方法简单、所需成本低、可实现产品剩余寿命的动态预测，且预测精度高以及无需知晓产品失效阈值的基于路径分类与估计的产品寿命预测方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种基于路径分类与估计的产品寿命预测方法，步骤包括：S1.路径获取：分别获取待测产品、多个失效参考样本的性能退化数据，由待测产品的所述性能退化数据得到目标路径，以及由各失效参考样本的所述性能退化数据得到多条参考路径；S2.寿命预测：分别计算各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度，并使用得到的各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度以及各个失效参考样本的剩余寿命估计得到待测产品的剩余寿命。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤S1中性能退化数据是通过先获取预设大小的高应力下的性能退化数据，再折算至正常应力下得到。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤S1中获取待测产品、多个失效参考样本的性能退化数据包括：对待测产品的多个试验样本进行加速寿命试验，获取各试验样本在不同大小高应力下的失效数据以及性能退化数据，并分别进行数据折算以将高应力下数据折算至正常应力下，取各试验样本中一个为目标产品、其余为失效参考样本，由目标产品对应得到的折算后数据得到待测产品的性能退化数据，以及由失效参考样本对应得到的折算后数据得到所述失效参考样本的性能退化数据。作为本专利技术方法的进一步改进，所述进行数据折算的步骤包括：S11.由所述失效数据以及退化数据得到各步降应力下的失效样本，以将步降应力数据转换至恒定应力数据；S12.在分布参数约束的条件下，对各应力的等效寿命数据进行分布参数拟合，得到分布参数估计；S13.使用得到的分布参数估计对产品的寿命特征参数估计与应力水平进行加速模型回归分析，得到模型参数估计，完成数据折算。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤S1中由待测产品的所述性能退化数据进行数据拟合得到目标路径，由各失效参考样本的所述性能退化数据进行数据拟合得到多条参考路径。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤S2中使用核函数计算各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度。作为本专利技术方法的进一步改进，所述使用核函数计算各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度的步骤包括：S21.分别计算各条所述参考路径与所述目标路径之间的距离；S22.将计算得到的各条所述参考路径与所述目标路径之间的距离分别使用预设核函数转换为相似度，得到条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度。作为本专利技术方法的进一步改进：所述核函数为高斯径向基核函数。作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤S2中估计待测产品的剩余寿命时，根据各条所述失效参考样本路径与所述目标路径之间的相似度确定各失效参考样本对应的权重值，由各失效参考样本的剩余寿命以及对应的所述权重值计算得到待测产品的剩余寿命。作为本专利技术方法的进一步改进，所述待测产品的剩余寿命具体采用下式计算得到：其中，RL0为待测产品的剩余寿命，RLi为第i个失效参考样本的剩余寿命，n为失效参考样本的数量，wi为基于所述相似度确定的第i个失效参考样本对应的权重值。一种基于路径分类与估计的产品寿命预测装置，包括：路径获取模块，用于分别获取待测产品、多个失效参考样本的性能退化数据，由待测产品的所述性能退化数据得到目标路径，以及由各失效参考样本的所述性能退化数据得到多条参考路径；寿命预测模块，用于分别计算各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度，并使用得到的各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度以及各个失效参考样本的剩余寿命估计得到待测产品的剩余寿命。作为本专利技术装置的进一步改进：所述路径获取模块包括退化数据获取子模块，用于获取待测产品、多个失效参考样本的性能退化数据，所述退化数据获取子模块获取待测产品在预设大小的高应力下的失效数据以及退化数据，并分别进行数据折算以将高应力下数据折算至正常应力下，由所述失效数据折算得到的数据作为失效参考样本的性能退化数据，以及由所述退化数据折算得到的数据作为待测产品的性能退化数据，获取得到待测产品、多个失效参考样本的性能退化数据。作为本专利技术装置的进一步改进，所述退化数据获取子模块包括用于进行数据折算的折算单元，所述折算单元包括：转换子单元，用于由所述失效数据以及退化数据得到各步降应力下的失效样本，以将步降应力数据转换至恒定应力数据；分布参数估计子单元，用于在分布参数约束的条件下，对各应力的等效寿命数据进行分布参数拟合，得到分布参数估计；加速模型回归分析子单元，用于使用得到的分布参数估计对产品的寿命特征参数估计与应力水平进行加速模型回归分析，得到模型参数估计，完成数据折算。作为本专利技术装置的进一步改进：所述寿命预测模块包括相似度计算子模块，用于使用核函数计算各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度，所述相似度计算子模块包括：距离计算单元，用于分别计算各条所述参考路径与所述目标路径之间的距离；相似度转换单元，用于将计算得到的各条所述参考路径与所述目标路径之间的距离分别使用预设核函数转换为相似度，得到条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度。作为本专利技术装置的进一步改进：所述寿命预测模块包括用于估计待测产品剩余寿命的剩余寿命估计子模块，所述剩余寿命估计子模块根据各条所述失效参考样本路径与所述目标路径之间的相似度确定各失效参考样本对应的权重值，由各失效参考样本的剩余寿命以及对应的所述权重值计算得到待测产品的剩余寿命。与现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于路径分类与估计的产品寿命预测方法，其特征在于，步骤包括：/nS1.路径获取：分别获取待测产品、多个失效参考样本的性能退化数据，由待测产品的所述性能退化数据得到目标路径，以及由各失效参考样本的所述性能退化数据得到多条参考路径；/nS2.寿命预测：分别计算各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度，并使用得到的各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度以及各个失效参考样本的剩余寿命估计得到待测产品的剩余寿命。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于路径分类与估计的产品寿命预测方法，其特征在于，步骤包括：
S1.路径获取：分别获取待测产品、多个失效参考样本的性能退化数据，由待测产品的所述性能退化数据得到目标路径，以及由各失效参考样本的所述性能退化数据得到多条参考路径；
S2.寿命预测：分别计算各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度，并使用得到的各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度以及各个失效参考样本的剩余寿命估计得到待测产品的剩余寿命。


2.根据权利要求1所述的基于路径分类与估计的产品寿命预测方法，其特征在于，所述步骤S1中性能退化数据是通过先获取预设大小的高应力下的性能退化数据，再折算至正常应力下得到。


3.根据权利要求2所述的基于路径分类与估计的产品寿命预测方法，其特征在于，所述步骤S1中获取待测产品、多个失效参考样本的性能退化数据包括：对待测产品的多个试验样本进行加速寿命试验，获取各试验样本在不同大小高应力下的失效数据以及性能退化数据，并分别进行数据折算以将高应力下数据折算至正常应力下，取各试验样本中一个为目标产品、其余为失效参考样本，由目标产品对应得到的折算后数据得到待测产品的性能退化数据，以及由失效参考样本对应得到的折算后数据得到所述失效参考样本的性能退化数据。


4.根据权利要求3所述的基于路径分类与估计的产品寿命预测方法，其特征在于，所述进行数据折算的步骤包括：
S11.由所述失效数据以及退化数据得到各步降应力下的失效样本，以将步降应力数据转换至恒定应力数据；
S12.在分布参数约束的条件下，对各应力的等效寿命数据进行分布参数拟合，得到分布参数估计；
S13.使用得到的分布参数估计对产品的寿命特征参数估计与应力水平进行加速模型回归分析，得到模型参数估计，完成数据折算。


5.根据权利要求1～4中任意一种所述的基于路径分类与估计的产品寿命预测方法，其特征在于，所述步骤S1中由待测产品的所述性能退化数据进行数据拟合得到目标路径，由各失效参考样本的所述性能退化数据进行数据拟合得到多条参考路径。


6.根据权利要求1～4中任意一种所述的基于路径分类与估计的产品寿命预测方法，其特征在于，所述步骤S2中使用核函数计算各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度。


7.根据权利要求6所述的基于路径分类与估计的产品寿命预测方法，其特征在于，所述使用核函数计算各条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度的步骤包括：
S21.分别计算各条所述参考路径与所述目标路径之间的距离；
S22.将计算得到的各条所述参考路径与所述目标路径之间的距离分别使用预设核函数转换为相似度，得到条所述参考路径与所述目标路径之间的相似度。


8.根据权利要求6所述的基于路径分类与估计的产品寿命预测方法，其特征在于，所述核函数为高斯径向基核函数。


9.根据权利要求1～4中任意一种所述的基于路径分类与估计的产品寿命预测方法，其特征在于，所述步骤S2中估计待测产品的剩余寿命时，根据各条所述失效参考样本路径与所述目标路径之间的相似度确定各失效参考样本对应的权重值，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：周桂法，潘宇雄，汪旭，唐欢，匡芬，尹超，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43