專利名稱：一種電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子產(chǎn)品可靠性分析技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
目前，電子產(chǎn)品的日常維護(hù)、維修主要依賴于生產(chǎn)廠家，而且是以在出現(xiàn)故障之后進(jìn)行現(xiàn)場維修的模式完成的，屬于被動(dòng)式故障排除，這導(dǎo)致了電子設(shè)備的技術(shù)含量日趨提高與使用維護(hù)的手段和能力相對(duì)較低的矛盾日益凸顯。正是在這樣的背景下，故障預(yù)診斷與健康管理(PHM)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其意義在于，可以提前預(yù)知將要發(fā)生故障的時(shí)間和位置，預(yù)測(cè)電子產(chǎn)品的剩余壽命(RUL)，提高電子產(chǎn)品的運(yùn)行可靠性，減少日常維護(hù)成本。而對(duì)于PHM來說，通過預(yù)測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取電子產(chǎn)品在未來時(shí)刻的退化狀態(tài)是非常具有實(shí)際意義的。提前預(yù)知電子產(chǎn)品的性能退化量，就可以提前預(yù)知電子產(chǎn)品的可能發(fā)生故障的時(shí)間并且提前合理安排維護(hù)時(shí)間，可以很大程度上降低維護(hù)成本。電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法多采用基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)方法，但電子產(chǎn)品退化狀態(tài)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度有待提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，以提高電子產(chǎn)品退化狀態(tài)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟:(I)、選取數(shù)量為N的同類電子產(chǎn)品(至少10-15個(gè))，對(duì)每個(gè)電子產(chǎn)品從最初運(yùn)行開始，每間隔一定時(shí)間提取數(shù)據(jù)測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)幅值，得到N組由M個(gè)信號(hào)幅值組成的退化數(shù)據(jù)并作為產(chǎn)品性能退化的可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)；對(duì)于當(dāng)前運(yùn)行的電子產(chǎn)品也從最初運(yùn)行開始，每間隔一定時(shí)間％提取測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)幅值，當(dāng)運(yùn)行到j(luò)時(shí)刻時(shí)，得到由j個(gè)信號(hào)幅值組成的現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)，其中，j〈M ；(2)、對(duì)現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，根據(jù)擬合結(jié)果來選擇最理想的擬合模型，根據(jù)擬合模型來外推當(dāng)前運(yùn)行電子產(chǎn)品在j+l時(shí)刻的預(yù)測(cè)值xj+1 ;(3 )、將可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)中同一個(gè)時(shí)刻的N個(gè)產(chǎn)品的信號(hào)幅值按順序組成一個(gè)序列，利用AR(自回歸)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)值，得到從第I個(gè)時(shí)刻到第j+l時(shí)刻的j+l個(gè)預(yù)測(cè)值:y1; y2,…，y」.，yJ+i ；對(duì)將預(yù)測(cè)值y” y2,…，Yj作為一個(gè)序列，進(jìn)行曲線擬合，根據(jù)擬合結(jié)果來選擇最理想的擬合模型，根據(jù)擬合模型來外推電子產(chǎn)品在j+l時(shí)刻的預(yù)測(cè)值y0j+1 ；計(jì)算差值Λ M=JKV1-Xp1,最后得到可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)融合現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果 zJ+1=yJ+1+ Δ J+1 ；(4)、根據(jù)得到預(yù)測(cè)值\+1和\+1時(shí)的誤差大小為預(yù)測(cè)值xj+1和\+1分配權(quán)值，最終根據(jù)權(quán)值將預(yù)測(cè)值Xj+1和\+1融合得到最終電子產(chǎn)品在j+Ι時(shí)刻的退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)值
Tj+l。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，通過每間隔一定時(shí)間分別提取N個(gè)同類電子產(chǎn)品測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)幅值構(gòu)成可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后對(duì)當(dāng)前運(yùn)行電子設(shè)備采用同樣的方法，提取運(yùn)行到j(luò)時(shí)刻時(shí)的信號(hào)幅值組成現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)；在此基礎(chǔ)上，依據(jù)曲線擬合，現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)外推當(dāng)前運(yùn)行電子產(chǎn)品在j+Ι時(shí)刻的預(yù)測(cè)值Xj+1，依據(jù)自回歸模型，根據(jù)每個(gè)時(shí)刻的可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到j(luò)+Ι個(gè)預(yù)測(cè)值:yi，y2, -,Yj, h+1，根據(jù)前j預(yù)測(cè)值的擬合曲線，外推得到j(luò)+Ι時(shí)刻的預(yù)測(cè)值yOm，計(jì)算差值Λ M=JKV1-Xp1,最后得到可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)融合現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果zj+1=yj+1+ Δ J+1 ;最后，根據(jù)得到預(yù)測(cè)值Xj+1和zj+1時(shí)的誤差大小為預(yù)測(cè)值\+1和Zp1分配權(quán)值，最終根據(jù)權(quán)值將預(yù)測(cè)值Xj+1和Zp1融合得到最終電子產(chǎn)品在j+Ι時(shí)刻的退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)值。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，基于差值修正算法，提高了電子產(chǎn)品退化狀態(tài)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。


圖1是本發(fā)明電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法一種具體實(shí)施方式
流程圖；圖2是第2組數(shù)據(jù)作為現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖；圖3是第6組數(shù)據(jù)作為現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖；圖4是第11組數(shù)據(jù)作為現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖；圖5是三次實(shí)驗(yàn)的預(yù)測(cè)結(jié)果精度對(duì)比如圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。圖1是本發(fā)明電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法一種具體實(shí)施方式
流程圖。在本實(shí)施例中，如圖1所示，本發(fā)明電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法包括以下步驟:步驟STl:選取數(shù)量為N的同類電子產(chǎn)品(至少10-15個(gè))，對(duì)每個(gè)電子產(chǎn)品從最初運(yùn)行開始，每間隔一定時(shí)間提取數(shù)據(jù)測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)幅值，得到N組由M個(gè)信號(hào)幅值組成的退化數(shù)據(jù)并作為產(chǎn)品性能退化的可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)；對(duì)于當(dāng)前運(yùn)行的電子產(chǎn)品也從最初運(yùn)行開始，每間隔一定時(shí)間％提取測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)幅值，當(dāng)運(yùn)行到j(luò)時(shí)刻時(shí)，得到由j個(gè)信號(hào)幅值組成的現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)，其中，j〈M ；步驟ST2:對(duì)現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，根據(jù)擬合結(jié)果來選擇最理想的擬合模型，根據(jù)擬合模型來外推當(dāng)前運(yùn)行電子產(chǎn)品在j+Ι時(shí)刻的預(yù)測(cè)值xj+1 ;通常的性能退化軌跡有三種:線性即x=a+bt,凸形即log (χ) =a+bt和凹形即log(x) =a+blog(t)。在本實(shí)施例中，利用Matlab的曲線擬合工具箱cftool來對(duì)現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，根據(jù)擬合曲線和現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)之間的殘差的平方和最小的原則來選擇最理想的擬合模型。擬合推出的退化軌跡即擬合曲線也不一定能很好地與現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)吻合，所以需要進(jìn)一步對(duì)擬合結(jié)果進(jìn)行修正:首先將取出擬合曲線和現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)之間的殘差，組成一個(gè)隨機(jī)序列:Ax1, Ax2,..., Axj，然后利用無激勵(lì)的AR模型估計(jì)出預(yù)測(cè)值A(chǔ)Xj+1，利用預(yù)測(cè)值A(chǔ)Xj+1就可以來修正第j+Ι時(shí)刻的曲線擬合值從而得到修正后的預(yù)測(cè)值\+1?，F(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)擬合后的曲線上，第1，2，…，j時(shí)刻的值為XO1, x02,…XOj，得到j(luò)個(gè)相應(yīng)的殘差與現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)的比值:
權(quán)利要求
1.一種電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、選取數(shù)量為N的同類電子產(chǎn)品(至少10-15個(gè))，對(duì)每個(gè)電子產(chǎn)品從最初運(yùn)行開始，每間隔一定時(shí)間提取數(shù)據(jù)測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)幅值，得到N組由M個(gè)信號(hào)幅值組成的退化數(shù)據(jù)并作為產(chǎn)品性能退化的可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)； 對(duì)于當(dāng)前運(yùn)行的電子產(chǎn)品也從最初運(yùn)行開始，每間隔一定時(shí)間ts提取測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)幅值，當(dāng)運(yùn)行到j(luò)時(shí)刻時(shí)，得到由j個(gè)信號(hào)幅值組成的現(xiàn)場退化數(shù)據(jù)； (2)、對(duì)現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，根據(jù)擬合結(jié)果來選擇最理想的擬合模型，根據(jù)擬合模型來外推當(dāng)前運(yùn)行電子產(chǎn)品在j+Ι時(shí)刻的預(yù)測(cè)值xj+1 ; (3)、將可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)中同一個(gè)時(shí)刻的N個(gè)產(chǎn)品的信號(hào)幅值按順序組成一個(gè)序列，利用AR (自回歸)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)值，得到從第I個(gè)時(shí)刻到第j+Ι時(shí)刻的j+Ι個(gè)預(yù)測(cè)值:Υι, ι2,..., Yj, yJ+i ； 對(duì)將預(yù)測(cè)值y” y2, -,Yj作為一個(gè)序列，進(jìn)行曲線擬合，根據(jù)擬合結(jié)果來選擇最理想的擬合模型，根據(jù)擬合模型來外推電子產(chǎn)品在j+l時(shí)刻的預(yù)測(cè)值y0j+1 ； 計(jì)算差值ΛM=JKV1-Xp1,最后得到可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)融合現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果 zJ+i=yJ+i+ Δ J+1 ; (4)、根據(jù)得到預(yù)測(cè)值\+1和Zp1時(shí)的誤差大小為預(yù)測(cè)值\+1和Zp1分配權(quán)值，最終根據(jù)權(quán)值將預(yù)測(cè)值xj+1和\+1融合得到最終電子產(chǎn)品在j+l時(shí)刻的退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述的擬合結(jié)果來選擇最理想的擬合模型為擬合曲線和現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)之間的殘差的平方和最小的原則來選擇最理想的擬合模型； 所述當(dāng)前運(yùn)行電子產(chǎn)品在j+l時(shí)刻的預(yù)測(cè)值\_+1需要進(jìn)行修正: 首先將取出擬合曲線和現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)之間的殘差，組成一個(gè)隨機(jī)序列:Ax1, Ax2,..., Axj，然后利用無激勵(lì)的AR模型估計(jì)出預(yù)測(cè)值A(chǔ)Xj+1，利用預(yù)測(cè)值A(chǔ)Xj+1就可以來修正第j+l時(shí)刻的曲線擬合值從而得到修正后的預(yù)測(cè)值\+1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述的根據(jù)得到預(yù)測(cè)值\+1和Zp1時(shí)的誤差大小為預(yù)測(cè)值xj+1和Vl分配權(quán)值，最終根據(jù)權(quán)值將預(yù)測(cè)值Xj+1和Zp1融合得到最終電子產(chǎn)品在j+l時(shí)刻的退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)值Tj+1:
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，通過可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)，依據(jù)曲線擬合，現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)外推當(dāng)前運(yùn)行電子產(chǎn)品在j+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)值xj+1，依據(jù)自回歸模型，根據(jù)每個(gè)時(shí)刻的可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到j(luò)+1個(gè)預(yù)測(cè)值y1,y2,…,yj,yj+1，根據(jù)前j預(yù)測(cè)值的擬合曲線，外推得到j(luò)+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)值y0j+1，計(jì)算差值Δj+1=y0j+1-xj+1，最后得到可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)融合現(xiàn)場性能退化數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)的結(jié)果zj+1=yj+1+Δj+1；根據(jù)得到預(yù)測(cè)值xj+1和zj+1時(shí)的誤差大小為預(yù)測(cè)值xj+1和zj+1分配權(quán)值，最終根據(jù)權(quán)值將預(yù)測(cè)值xj+1和zj+1融合得到最終電子產(chǎn)品在j+1時(shí)刻的退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)值。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明電子產(chǎn)品退化狀態(tài)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，基于差值修正算法，提高了電子產(chǎn)品退化狀態(tài)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)G01R31/00GK103197186SQ20131012570
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者劉震, 宋辰亮, 黃建國, 龍兵, 楊成林 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)