[发明专利]一种基于隐马尔科夫链的数控装备可靠性分析方法

说明书

技术领域

本发明所属于数控装备技术领域，具体是一种基于离散隐马尔科夫链模型的数控装备可靠性变动分析方法。

背景技术

可靠性是数控装备的一种内在属性，是指数控装备在规定任务及其条件下一个规定时间内执行其要求任务的各种关键功能的能力。它反映了数控装备使用过程中的质量特性，考虑了数控装备运行时的时间因素和环境因素。

目前，数控装备可靠性分析的一般思路是通过采集和分析数控装备组成零部件和整机系统的设计与制造信息、现场故障数据以及同类产品的历史故障与寿命数据，从数控装备的故障诊断分析入手，根据数控装备工作和功能特点，寻找故障模式和原因，评估数控装备可靠性水平，并提出可靠性改进措施。其中，现场故障数据采集的途径多是长时间跟踪几十台数控装备，故障数据来源于数控装备的现场记录和维修报告。由此可见，现有的数控装备可靠性分析方法需要有长时间工作、数量足够多的同型号数控装备，且要有大量故障与寿命数据；通过分析故障数据，并基于一定的统计判断准则，识别装备的失效概率分布，进而采用数理统计方法推断出数控装备可靠性，找出数控装备使用过程中的薄弱环节。

然而，这种基于故障数据的数控装备可靠性研究面临的主要问题有：一方面，它需要大量的故障与寿命数据，以发现数控装备的寿命分布曲线。实际工程中几乎不可能得到大量的数控装备故障与寿命数据，特别是整机系统的数据。此外，数控装备经过长期运行出现故障，此时装备可能已处于寿命末期，导致所得的可靠性结果缺乏实际指导意义。另一方面，它仅仅考虑了数控装备的正常和故障两种状态，没有考虑数控装备使用过程中性能状态变化特征。例如，数控装备发生故障前往往经历了一系列的劣化状态，具体表现为输出性能参数逐步偏离其规定值，直至最终发生功能失效。这导致用户无法了解数控装备可靠性的实时变动情况。

因此，迫切需要设计与开发一种用于数控装备可靠性领域的新方法，它不需要等待数控装备经过长时间运行而出现故障，就能准确地分析、评估与预测数控装备可靠性变动情况，从而指导用户提前采取合理的预防性措施，防止故障发生。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术的不足，提供一种基于离散隐马尔科夫链模型的数控装备可靠性变动分析方法，在数控装备发生故障之前准确地分析、评估和预测数控装备可靠性变动情况，找出数控装备使用过程中的薄弱环节等，避免数控装备故障的发生，提高数控装备的运行可靠性。

一种基于隐马尔科夫链的数控装备可靠性分析方法，包括以下步骤：

(1)监测数控装备运行时的动态性能信号，在一个以上的时间点抽取一个以上的反映数控装备可靠性变动的性能特征参数值；

(2)依据抽取的性能特征参数值，构建性能特征参数值的预测模型；

(3)使用预测模型预测T₀个时间点的各个性能特征参数值，对这些预测值进行矢量量化，得到性能特征参数的输出观测序列；

(4)依据输出观测序列，采用离散隐马尔科夫链模型确定数控装备的运行状态变迁概率矩阵；

(5)利用切普曼-柯尔莫哥洛夫微分方程建立运行状态与状态变迁概率矩阵的关系式，推断数控装备处于不同运行状态下的概率。