航天机构产品确信可靠性裕量模型的建立方法技术

本发明专利技术提供了一种航天机构产品确信可靠性裕量模型的建立方法，该方法包括：根据产品是否有可用的环境试验数据，判断是否有较密集多个应力环境试验数据的关键性能参数，是则采用基于环境试验数据的建立方法，明确产品环境试验条件与实际工作条件，建立第一裕量模型；否则采用基于性能方程的建立方法，判断关键性能参数设计规范要求的类型，若为防护类设计规范，建立第二裕量模型；若为规定类设计规范，建立第三裕量模型；若为裕度类设计规范，建立第四裕量模型；输出航天机构产品的关键性能参数的裕量模型。本发明专利技术解决了航天机构可靠性研究存在试验数据稀疏，且太空环境及载荷条件复杂，地面试验数据难以获取且不确定性大等问题。

【技术实现步骤摘要】
航天机构产品确信可靠性裕量模型的建立方法
本专利技术属于可靠性
，特别是一种航天机构产品确信可靠性裕量模型的建立方法。
技术介绍
随着我国航天事业的快速发展，对航天机构的可靠性和寿命提出越来越高的要求，航天机构的寿命预测和可靠性评估工作的重要性日益突出，一旦航天机构故障，整个任务将面临失败，甚至导致更为严重的后果，由此航天机构产品的可靠性研究备受关注。而由于技术原因，地面试验难以完全模拟太空环境，导致许多参数与试验数据难以获得或存在偏差，实际太空环境中采集数据则更为困难，使得目前航天机构产品的可靠性研究存在退化试验数据稀疏且不确定性大等局限性。目前在实际应用中多采用故障物理(PoF)、概率故障物理(PPoF)及裕量与不确定量化(QMU)理论等方法进行可靠性建模与分析。然而现有方法并不能满足航天机构产品的可靠性研究，其中故障物理方法并没有考虑参数的不确定性问题；概率故障物理方法则需要已知故障机理模型的参数分布，而在空间定向驱动机构的可用统计信息较少时，不能有效获取所需参数的分布；裕量与不确定量化理论则缺乏数学理论的支撑。相比于现有的方法，确信可靠性理论的功能性能裕量方法是基于不确定性理论这一数学理论，利用较少的统计信息，得到参数的不确定分布，可以解决空间定向驱动机构的可靠性的问题。因此采用确信可靠性理论，寻求一种航天机构产品确信可靠性裕量模型的建立方法是十分迫切且必要的。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中的缺陷，基于确信可靠性理论，提出一种航天机构产品确信可靠性裕量模型的建立方法。该方法包括根据产品是否有可用的环境试验数据，判断是否有较密集多个应力环境试验数据的关键性能参数，是则采用基于环境试验数据的建立方法，明确产品环境试验条件与实际工作条件，建立第一裕量模型；否则采用基于性能方程的建立方法，判断关键性能参数设计规范要求的类型，若为防护类设计规范，建立第二裕量模型；若为规定类设计规范，建立第三裕量模型；若为裕度类设计规范，建立第四裕量模型；输出航天机构产品的关键性能参数的裕量模型。本专利技术解决了航天机构可靠性研究存在试验数据稀疏，且太空环境及载荷条件复杂，地面试验数据难以获取且不确定性大等问题，为正向评估可靠性打下了坚实的基础。本专利技术提供一种航天机构产品确信可靠性裕量模型的建立方法，所述方法包括以下步骤：S1、根据产品是否有可用的环境试验数据，判断采用基于环境试验数据的机构裕量模型建立方法还是基于性能方程的机构裕量模型建立方法：判断关键性能参数的环境试验数据是否较密集，是则采用基于环境试验数据的机构裕量模型建立方法，执行步骤S2；较稀疏则采用基于性能方程的机构裕量模型建立方法，执行步骤S6；S2、明确产品环境试验条件ETC＝{Se1,Se2,…,Sen}与实际工作条件AWC＝{Sa1,Sa2,…,San}，其中Sei＝{Sei,j|j＝1,2,…,mi}表示航天机构产品第i个试验条件包括mi个试验条件值的集合，Sai＝{Sai,j|j＝1,2,…,mi}表示航天机构产品第i个实际工作条件包括mi个试验条件值的集合，i＝1,2,…,n；S3、建立每一环境试验条件下关键性能参数的裕量模型：根据航天机构的不同环境试验条件得到产品在每一环境试验条件Sei(i＝1,2,…,n)下输出的关键性能参数值pk，并根据关键性能参数的特性，分为望大、望目和望小性能参数，建立每一环境试验条件Sei下关键性能参数的裕量模型m(pk|Sei)；S4、建立每一实际工作条件下关键性能参数的裕量模型：根据不同试验条件下的试验数据，使用一个环境修正因子Ci对试验条件下的裕量模型进行修正，得到实际工作条件Sai下产品的关键性能参数裕量模型m(pk|Sai)；S5、建立每一实际综合条件下关键性能参数的第一裕量模型：假设上述不同环境条件对关键性能参数影响相互独立，可计算得到实际综合环境条件下的关键性能参数的第一裕量模型m1(pk|AWC)，转至步骤S10；S6、根据设计规范要求，判断关键性能参数设计规范要求的类型，若为防护类设计规范，执行步骤S7；若为规定类设计规范，执行S8；若为裕度类设计规范，执行步骤S9；S7、判断产品在设计过程中是否实施一定措施，若是则在措施有效实施的时间范围内，裕量模型恒大于0；否则，裕量模型恒小于等于0，根据防护类设计规范建立关键性能参数的第二裕量模型m2(pk|AWC)，转至步骤S10；S8、将关键性能参数根据特性，分为望大、望目和望小型性能参数，根据规定类设计规范建立关键性能参数的第三裕量模型m3(pk|AWC)，转至步骤S10；S9、考虑关键性能参数与关键性能参数阈值的设计裕度关系，根据裕度类设计规范建立关键性能参数的第四裕量模型m4(pk|AWC)，转至步骤S10；S10、输出航天机构产品的关键性能参数的裕量模型。可优选的，所述步骤S3中所述每一环境试验条件Sei下关键性能参数的裕量模型m(pk|Sei)为其中：pkth表示关键性能参数值pk的阈值；所述步骤S5中所述第一裕量模型m1(pk|AWC)为：所述步骤S7中所述第二裕量模型m2(pk|AWC)为：其中：c1表示一个正常数；c2表示一个正常数；所述步骤S8中所述第三裕量模型m3(pk|AWC)为：所述步骤S9中所述第四裕量模型m4(pk|AWC)为：其中：x表示设计裕度。可优选的，所述步骤S4具体包括以下步骤：S41、计算一个环境修正因子Ci：在认知不足的情况下，采取最保守的策略进行修正，在每个环境条件下取其最小的环境修正因子进行修正：其中：Ci表示环境试验条件Sei和实际工作条件Sai的认知修正函数的最小比值；S42、计算实际使用时的环境条件Sai下产品的关键性能参数裕量模型：m(pk|Sai)＝Ci×m(pk|Sei)(3)进一步，所述步骤S2中包括航天机构产品进行随机振动、正弦振动、加速度、冲击、热真空、温度循环、真空放电和老炼/磨合在内的环境试验条件Sei可根据航天机构产品通用规范和相关试验报告获得；实际工作条件Sai则可实际测量绘制任务剖面获得。进一步，所述望大指希望参数值越大越好，所述望目指希望参数值在一定范围内，所述望小指希望参数值越小越好。与现有技术相比，本专利技术的技术效果为：1、本专利技术设计的一种航天机构产品确信可靠性裕量模型的建立方法，针对航天机构产品有单体贵、研制周期长且相关地面试验数据稀疏、可用统计信息少等特点，解决了其可靠性研究存在试验数据稀疏，且太空环境及载荷条件复杂，地面试验数据难以获取且不确定性大等问题。2、本专利技术对有较密集多个应力环境试验数据的关键性能参数，采用基于环境试验数据的机构裕量模型建立方法，可较为直观、准确地建立裕量模型；对有较稀疏环境试验数据的关键性能参数，采用基于性能方程的机构裕量模型建立方法，可在用统计信息少的条件下，较为客观地建立裕量模型；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航天机构产品确信可靠性裕量模型的建立方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/nS1、根据产品是否有可用的环境试验数据，判断采用基于环境试验数据的机构裕量模型建立方法还是基于性能方程的机构裕量模型建立方法：判断关键性能参数的环境试验数据是否较密集，是则采用基于环境试验数据的机构裕量模型建立方法，执行步骤S2；较稀疏则采用基于性能方程的机构裕量模型建立方法，执行步骤S6；/nS2、明确产品环境试验条件ETC＝{S

【技术特征摘要】
1.一种航天机构产品确信可靠性裕量模型的建立方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、根据产品是否有可用的环境试验数据，判断采用基于环境试验数据的机构裕量模型建立方法还是基于性能方程的机构裕量模型建立方法：判断关键性能参数的环境试验数据是否较密集，是则采用基于环境试验数据的机构裕量模型建立方法，执行步骤S2；较稀疏则采用基于性能方程的机构裕量模型建立方法，执行步骤S6；
S2、明确产品环境试验条件ETC＝{Se1，Se2，...，Sen}与实际工作条件AWC＝{Sa1，Sa2，...，San}，其中Sei＝{Sei，j|j＝1，2，...，mi}表示航天机构产品第i个试验条件包括mi个试验条件值的集合，Sai＝{Sai，j|j＝1，2，...，mi}表示航天机构产品第i个实际工作条件包括mi个试验条件值的集合，i＝1，2，...，n；
S3、建立每一环境试验条件下关键性能参数的裕量模型：根据航天机构的不同环境试验条件得到产品在每一环境试验条件Sei下输出的关键性能参数值pk，并根据关键性能参数的特性，分为望大、望目和望小性能参数，建立每一环境试验条件Sei下关键性能参数的裕量模型m(pk|Sei)；
S4、建立每一实际工作条件下关键性能参数的裕量模型：根据不同试验条件下的试验数据，使用一个环境修正因子Ci对试验条件下的裕量模型进行修正，得到实际工作条件Sai下产品的关键性能参数裕量模型m(pk|Sai)；
S5、建立每一实际综合条件下关键性能参数的第一裕量模型：假设上述不同环境条件对关键性能参数影响相互独立，可计算得到实际综合环境条件下的关键性能参数的第一裕量模型m1(pk|AWC)，转至步骤S10；
S6、根据设计规范要求，判断关键性能参数设计规范要求的类型，若为防护类设计规范，执行步骤S7；若为规定类设计规范，执行S8；若为裕度类设计规范，执行步骤S9；
S7、判断产品在设计过程中是否实施一定措施，若是则在措施有效实施的时间范围内，裕量模型恒大于0；否则，裕量模型恒小于等于0，根据防护类设计规范建立关键性能参数的第二裕量模型m2(pk|AWC)，转至步骤S10；
S8、将关键性...

【专利技术属性】
技术研发人员：康锐，陈颖，方家玥，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11