[发明专利]一种基于专家信息和贝叶斯数据融合的动力传动系统可靠性评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械产品可靠性研究技术领域，特别是涉及一种基于专家信息和贝叶斯数据融合的动力传动系统可靠性评估方法。

背景技术

动力传动系统是由多种机械产品以复杂的结构形式或连接方式组成的系统。目前对动力传动系统进行可靠性评估采用基于故障间隔时间指数分布的概率统计方法。具体方案为：

(1)投入技术状态相同的多个样本进行动力传动系统的可靠性试验；

(2)记录试验过程中的故障间隔时间数据；

(3)利用参数估计获得故障间隔时间的指数分布函数；

(4)利用故障间隔时间的指数分布函数评估动力传动系统在额定无故障工作时间下的可靠度。

上述方案存在以下缺陷：

(1)动力传动系统可靠性试验的单位时间成本很高，不允许开展大样本、长时间试验。当样本量较小、试验时间较短时，概率统计可靠性评估方法的可信度很低；

(2)动力传动系统在试验过程中存在显著的机械耗损现象，故障模式以疲劳、磨损等耗损型失效为主，因此动力传动系统的故障间隔时间一般服从威布尔分布。采用指数分布描述故障间隔时间的分布规律与动力传动系统的故障特点不符；

(3)动力传动系统结构功能复杂、可靠性相关信息匮乏，专家信息在可靠性评估中的作用十分重要。目前采用的动力传动系统可靠性评估方法不能利用专家信息，信息利用率低。

因此，如何设计一种能够有效融合专家信息，且符合动力传动系统故障特点的可靠性评估方法，以提高动力传动系统可靠性评估的可信度和信息利用率，成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中的缺陷，提供一种能够有效融合专家信息的动力传动系统可靠性评估方法，以提高动力传动系统可靠性评估的可信度和信息利用率。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于专家信息和贝叶斯数据融合的动力传动系统可靠性评估方法，包括以下步骤：

S1、根据动力传动系统结构、功能、使用环境、故障模式、设计水平等方面的特点，由相关领域专家根据经验对系统可靠性进行评估；

S2、根据专家人数规定专家可靠性评估结果的输出形式：当专家人数大于5人时，要求各位专家分别给出系统可靠度的评估值；当专家人数小于或等于5人，由其中权威程度较高、技术领域接近的专家担任组长，由专家组共同给出系统可靠度下限和上限的评估值；

S3、利用专家给出的系统可靠度信息构建动力传动系统可靠度的先验Beta分布；

S4、投入技术状态相同的多个样本进行动力传动系统的可靠性试验，记录试验过程中的故障间隔时间数据；

S5、对故障间隔时间数据进行威布尔分布的参数估计，获得动力传动系统故障间隔时间的威布尔分布函数；

S6、利用S5中得到的故障间隔时间的威布尔分布函数，计算额定无故障工作时间下动力传动系统的可靠度及可靠度置信下限；

S7、将S6中得到的可靠度及可靠度置信下限转换为等效成败型数据；

S8、将S3中得到的Beta分布作为可靠度验前分布，将S7中得到的等效成败型数据作为现场数据，进行贝叶斯数据融合，得到可靠度的验后Beta分布；

S9、利用S8中得到的可靠度验后Beta分布评估额定工作时间下动力传动系统的可靠性。

优选地，步骤S3中，当专家人数大于5人时，利用矩法构建先验Beta分布；当专家人数小于或等于5人时，利用分位数法构建先验Beta分布；

优选地，步骤S5中，利用极大似然函数法进行威布尔分布的参数估计；

优选地，步骤S6中，可靠度置信下限为置信度0.9的单侧置信下限；

优选地，步骤S6中，利用自助法计算可靠度置信下限，自助抽样次数为10的整数倍，且大于或等于1000次；

优选地，步骤S7中，利用矩法和置信下限的定义将可靠度及可靠度置信下限转换为等效成败型数据。

(三)有益效果