[发明专利]一种基于故障混杂模型的机电系统寿命预测方法

说明书

本发明涉及一种基于故障混杂模型的机电系统寿命预测方法，属于可靠性工程技术领域，解决了现有技术中机电系统寿命预测效率低下、成本高的问题。步骤如下：将机电系统按照功能分为若干功能模块；建立各功能模块的故障混杂模型，得到相应的功能模块故障混杂模型传递函数；同时对机电系统无故障和故障混杂情况进行仿真，获取机电系统无故障输出信号、机电系统发生混杂故障时的输出信号及故障特征值，通过故障特征值达到故障阈值的时间预测机电系统的寿命。该方法能够有效提高机电系统寿命预测效率、降低预测成本；此外，该方法可以在产品设计阶段对产品进行寿命预测，为后续产品改进设计、发现薄弱环节提供依据。

技术领域

本发明涉及可靠性工程技术领域，尤其涉及一种基于故障混杂模型的机电系统寿命预测方法。

背景技术

机电系统是一个由相互关联，相互作用，相互影响的电路模块和机械模块组织而形成的系统，在实际生活中有着广泛的应用机电系统在运行中故障较为常见，故障具有混杂特性，包含结构性故障和非结构性故障，其中结构性故障指由功能模块中电子器件故障引起的电路拓扑结构改变，非结构性故障指功能模块中电子器件退化或参数漂移导致的电性能信号变化。

机电系统在实际生活中有着广泛的应用，通过对其进行寿命预测，可以更快速、准确的确定机电系统的薄弱环节、评定其可靠性水平及选择合理措施实施可靠性增长。

目前，针对机电系统的可靠性寿命预测的研究主通过收集可靠性试验数据，预计寿命；但目可靠性试验费用高，且历史的失效数据较难收集。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于故障混杂模型的机电系统寿命预测方法，用以解决现有技术中机电系统寿命预测效率低下、成本高的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种基于故障混杂模型的机电系统寿命预测方法，所述方法步骤如下：

将机电系统按照功能分为若干功能模块；

分别建立每个功能模块的故障混杂模型，得到相应的功能模块故障混杂模型传递函数，再建立整个机电系统的故障混杂模型；

分别对机电系统无故障和故障随机发生情况下随时间变化的故障混杂情况进行仿真，获取机电系统无故障输出信号、机电系统发生混杂故障时的输出信号及故障特征值，通过故障特征值达到故障阈值的时间预测机电系统的寿命。

本发明有益效果如下：本申请提供了一种基于故障混杂模型的机电系统寿命预测方法，该方法在机电系统设计阶段进行的，预测成本较低，同时，通过建立机电系统的故障混杂模型描述机电系统，并对机电系统的无故障和故障混杂情况分别进行仿真，根据仿真结果获取机电系统的预测寿命，该方法预测效率较高，能够仿真发生不同混杂故障时的机电系统寿命，实用性强，便于理解和实施。此外，本发明提供的寿命预测方法，可以在产品设计阶段对产品进行寿命预测，为后续产品改进设计、发现薄弱环节提供依据。

进一步，所述机电系统的故障特征值：

其中，C_u(t)为机电系统无故障时t时刻的输出信号，C_u′(t)为机电系统发生混杂故障时t时刻的输出信号。

采用上述进一步方案的有益效果是：本申请给出了一种利用机电系统无故障、故障混杂输出信号得到机电系统故障特征值的方法，该方法简单有效、易于实现，有利于定量地判断故障情况，理解故障与无故障之间存在的偏差，并为后续判断故障类型提供了参考依据。

进一步，通过仿真故障特征值达到故障阈值的时间预测机电系统的寿命，其步骤如下：

若故障特征值超过设定的故障阈值，仿真停止，此时的仿真时间为机电系统寿命。