[发明专利]基于级联故障分析的数控机床系统组件可靠性评价方法

摘要

本发明涉及一种基于级联故障分析的数控机床系统组件可靠性评价方法，该方法包括下述步骤：将整个数控机床系统部件划分为多个子系统，根据各子系统之间的故障传递关系构建故障传递有向图模型；用邻接矩阵对故障传递有向图模型进行描述；计算各子系统的基于故障相关的被影响度CK值；根据各子系统的基于故障相关的被影响度CK值及综合故障概率函数计算得到各子系统的固有故障概率函数；利用固有故障概率函数对数控机床系统组件进行可靠性评价。本发明可靠性模型不仅考虑子系统自身元件的累计失效过程，还融入其他子系统的故障相关影响度因子，与基于系统间相互独立假设的可靠性模型相比更符合实际。

主权项

一种基于级联故障分析的数控机床系统组件可靠性评价方法,其特征在于包括下述步骤：一、将整个数控机床系统部件划分为n个子系统；根据采集的数控机床现场故障数据进行统计分析并借助于故障分析数据和系统结构功能方面的相关经验寻求到子系统之间的故障传递关系，然后以各个子系统为节点集合V＝{v₁,v₂,…v_n}，节点之间的故障传递关系为有向边集合E＝{e_ij},i≠j，构成故障传递有向图模型，其中n为子系统数量；二、用n×n的邻接矩阵C对故障传递有向图模型进行描述；当i≠j时，当i＝j时，C_ij＝0；将邻接矩阵C的每行元素除以此行元素的总和，得到转移概率矩阵C′，然后对转移概率矩阵C′进行转置变换得到其转置矩阵(C′)^T：三、利用式(1)进行迭代运算，得到各子系统的基于故障相关的被影响度CK值，某一子系统的CK值代表该子系统被其它子系统影响的概率；$P^{x+1}=\frac{1-d}{n}\×E+d\×{\left(C^{\′}\right)}^T\×P^x...\left(1\right)$其中，d——阻尼因子，取试验中关联故障数与总故障数的比值；E——(n×1)阶矩阵，并且元素全为1；迭代初始条件为：P⁰＝(1,1,......,1)^T；设ε为指定的迭代收敛平稳阀值，迭代计算当满足|P^x+1‑P^x|＜ε时，迭代结束；令迭代结束后P＝CK，则CK＝(CK(1),CK(2),...CK(i)...,CK(n))^T，CK(1),CK(2),...CK(i)...,CK(n)即为各子系统的基于故障相关的被影响度CK值；四、利用式(2)计算得到各子系统的固有故障概率函数${\mathrm{\λ}}_{Ii}=\frac{{\mathrm{\λ}}_i-CK\left(i\right)\×{\mathrm{\λ}}_{\stackrel{\‾}{i}}}{1-CK\left(i\right)\×{\mathrm{\λ}}_{\stackrel{\‾}{i}}}...\left(2\right)$其中λ_Ii为子系统i的固有故障概率函数，CK(i)为子系统i的被影响度，λ_i为子系统i的综合故障概率函数，是整个数控机床系统中除子系统i之外其他子系统构成的子系统集合的综合故障概率函数；五、利用步骤四得到的各子系统的固有故障概率函数对数控机床系统组件进行可靠性评价。