[发明专利]一种机械系统潜在性能退化的间接评估方法

说明书

技术领域

本发明属于机械系统性能退化分析技术领域，具体涉及一种机械系统潜在性能退化的间接评估方法。

背景技术

机械系统由多个零部件构成，其性能退化和可靠性下降由零部件的失效累积叠加而成，但又不等同于单个零部件的失效。当零部件出现机械、物理或化学损伤，会引起系统局部功能的变化，随着损伤的进一步发展，不仅导致局部功能的丧失，而且会造成整个系统的故障。经过维修后，系统恢复正常工作状态，但随着服役时间的延长，其它零部件又发生类似的失效经历，在系统运行的时间历程上表现为正常-退化-故障-恢复正常周而复始的循环过程。在该过程中，多个零部件的退化失效对系统造成的影响逐渐积累下来，使整个系统的性能逐渐下降，直至最终报废。

作为一个长时间缓慢变化的潜在发展过程，机械系统的整体性能退化无法直接观测。由于整个系统与失效的零部件存在结构关联，而且零部件的退化失效是导致系统性能衰退的本质原因，因此可以通过易于直接观测记录的零部件失效时间数据，间接跟踪整个系统累积退化量的变化，实现对系统性能衰退的分析评估。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种机械系统潜在性能退化的间接评估方法，利用能够直接观测的零部件失效时间间隔数据，跟踪零部件平均失效时间与概率信息熵的变化，并根据平均失效时间计算系统的相对累积退化率，建立零部件与整体系统退化失效过程之间的对应关系，实现系统性能退化的间接评估。

为实现上述目的，本发明采取的技术解决方案是：

一种机械系统潜在性能退化的间接评估方法，以零部件失效时间间隔数据为分析对象，估计其概率密度函数，计算平均失效时间和概率信息熵，根据平均失效时间计算相对累积退化率，用于评估系统性能退化程度，并使用概率信息熵判断引起系统性能退化的主导因素类型，具体包括以下步骤：

1）记录机械系统服役过程中零部件失效的时间间隔样本{t_i,i=1,…,n}，其中n为样本总数；

2）选取前l个零部件失效时间间隔组成初始样本集T_l={t₁,t₂,…,t_l}；

3）使用高斯核密度估计方法，得到样本集的概率密度估计j=1,2,…,m，其中y_j为概率密度估计点，m为估计点数，为高斯核函数，σ为平滑因子；

4）计算样本集的平均失效时间

5）计算样本集的概率信息熵

6）逐个取得新的时间间隔样本t_l+q,q=1,…,n-l，构造新的样本集为T_l+q={t₁,t₂,…,t_l,…,t_l+q}，重复步骤3）～5），得到新的平均失效时间μ_l+q和概率信息熵h_l+q，直到所有的零部件失效时间间隔样本均被使用；