[发明专利]一种基于样本拓展的非平衡数据多维度参数估计方法

说明书

本发明公开了一种基于样本拓展的非平衡数据多维度参数估计方法，应用于航空机载设备可靠性领域。该方法采用复用样本与衍生样本相结合的方法，可以有效地扩充样本空间；复用样本在加速寿命试验之前，已经有一定的初始损伤，应该将初始载荷谱造成的累积损伤进行折算后，再进行数据统计；衍生样本的载荷谱与正常样本存在差异，不同载荷强度下得到的数据不应该采用统一的数据统计权重，而应该按载荷强度的差异设置不同的权重；利用分组重抽样和载荷强度系数正态加权的方法，可以将不同类型的样本综合进行参数估计，解决了非平衡数据小样本参数估计问题。

技术领域

本发明属于航空机载设备可靠性领域，具体涉及一种基于样本拓展的非平衡数据多维度参数估计方法。

背景技术

现代飞机要求具备超高可靠度和超长寿命。航空液压泵作为飞机液压系统的核心部件，与普通液压系统液压泵相比，要求更加严格。液压泵为飞机液压系统提供高达21～35MPa的高压油液，用以驱动飞控舵面或是收放起落架等，其结构复杂、功能强大、寿命和可靠性要求越来越高。飞机液压泵一旦出现故障，轻则引起飞机液压系统工作异常，重则造成机毁人亡，带来巨大的经济损失和不良的社会影响，因此，现代飞机对于液压泵的寿命和可靠性要求越来越高。迫切需要研制高可靠长寿命的飞机液压泵。通常产品的寿命特征是通过在正常条件下做寿命试验的方法来获得的。然而，由于飞机液压泵属于高可靠性长寿命产品，其设计精密、织造工艺复杂、生产成本高、专用性强，一般不会进行大批量的生产，进行其全生命周期寿命试验和相关的破坏性寿命试验的情况就更少。常规寿命试验会造成常规寿命试验周期过长，不仅寿命试验成本巨大，还会导致研制周期过长，无法与飞机的快速研制需求相匹配，而使产品的市场竞争力下降。因此，工程上一般采用加速寿命试验的方法进行液压泵的寿命评估。

加速寿命试验的基本思想是：通过采用更加严酷的载荷谱，使液压泵在失效机理不改变的情况下更快发生故障，以缩短试验时间；之后采用合适的加速寿命模型，对加速寿命试验结果进行分析统计，从而估计出液压泵在正常载荷谱作用下寿命。目前通用的加速寿命试验方法，主要是基于恒定加速载荷下的失效数据以及经典的统计分析模型，这类方法一般需要较大的试验样本量和长期的研制经验积累。然而，民机液压泵故障模式繁多、故障机理复杂、应力耦合严重且承受变应力载荷谱，因此传统的恒定应力加速寿命试验方法不再适用。因此，需要在深刻剖析液压泵失效机理的基础上，建立适用于飞机液压泵独特工况的加速寿命模型，并采用合适的方法扩展样本空间，进行小样本统计。

目前，国外民机液压泵寿命估计基于充分的试验样本和飞行样本，而我国民机液压泵研究刚刚起步，其昂贵的成本和较短的研制周期必然导致样本量小，如何充分利用已有信息如何最大程度地共享同类产品的数据，是加速寿命试验参数统计中有效扩大样本量、提高参数估计精度、解决小样本估计难度的有效途径。

发明内容

本发明为了解决在有限的试验样本下提升参数估计精度，提高加速寿命试验的参数估计精度，提出一种基于样本拓展的非平衡数据多维度参数估计方法，采用诸如性能试验、质量保证试验等非寿命试验的样本，继续加速寿命试验，形成复用样本；将军机液压泵历史数据经折算后，应用于民机液压泵加速寿命试验统计，形成衍生样本。充分考虑了复用样本的初始损伤特性，以及衍生样本由于军机、民机载荷谱差异带来的数据不平衡问题，采用基于分组重抽样和载荷强度系数正态加权极大似然估计的方法，进行非平衡数据小样本参数估计。

本发明提出的一种基于样本拓展的非平衡数据多维度参数估计方法，具体为：

步骤一、复用样本及其初始损伤折算。

步骤二、衍生样本及其载荷强度分析。

步骤三、非平衡数据分组重抽样和加权极大似然估计。

本发明的优点和积极效果在于：

(1)解决液压泵加速寿命试验中由于成本和研制周期限制导致的样本量不足的难题；