基于率模可靠性理论的航天器健康评估中隶属度计算方法

摘要

本发明涉及基于率模可靠性理论的航天器健康评估中隶属度计算方法，该方法有两大步骤：步骤一：计算设备的健康隶属度；步骤二：计算系统的健康隶属度。本发明首先通过航天器遥测参数来计算系统内分设备的健康隶属度，然后根据分设备的健康隶属度计算全系统的健康隶属度，用系统的健康隶属度表现系统的运行健康程度。它解决了航天器健康管理领域中，系统运行状态无法精确描述的问题，提出了用健康隶属度来表现系统及设备的运行状态的方法，在航天器健康管理领域具有广泛的实用价值和应用前景。

主权项

基于率模可靠性理论的航天器健康评估中隶属度计算方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：设备健康隶属度的计算航天器运行过程中，通过传感器测量各设备的运行参数，将数据发射到地面监控站，以数据为基础完成设备及系统的健康评估；设备的健康隶属度是以航天器各设备的遥测参数为数据输入，计算出的表征设备运行状态的指标；常用的隶属度函数形式有4种：（1）降半梯形分布函数,其函数表达式为： μ a ( s , x , y ) = 1 s ∈ [ 0 , x ] s - x y - x s ∈ ( x , y ] 0 s ∈ ( - ∞ , 0 ) ∪ ( y , + ∞ ) （2）梯形分布函数，其函数表达式为： μ b ( s , v , x , y , z ) = s x - v s ∈ [ v , x ] 1 s ∈ ( x , y ] s - y z - y s ∈ ( y , z ] 0 s ∈ ( - ∞ , w ) ∪ ( z , + ∞ ) （3）三角形分布函数，其函数表达式为： μ c ( s , x , y , z ) = s - x y - x s ∈ [ x , y ] s - y z - y s ∈ ( y , z ] 0 s ∈ ( - ∞ , x ) ∪ ( z , + ∞ ) （4）矩形分布函数，其函数表达式为： μ d ( s , x , y ) = 1 s ∈ [ x , y ] 0 s ∈ ( - ∞ , x ) ∪ ( y , + ∞ ) 每个设备由于其本身特性，监控要求的不同，应根据专家经验和可靠性试验结果，选择合适的隶属度函数对遥测参数数据加以计算；若有多个参数表征同一设备运行状态，就需要根据每个参数对该设备运行状态的表征能力的不同，对参数进行加权处理，等到设备最终的健康隶属度；设备A的运行状态由{a1,a2,...an}n个参数决定，设备A的健康隶属度为: μ A = Σ i = 1 n w i μ i ( a i ) 其中，μA表示设备A的健康隶属度，它反映了设备A运行的健康程度；μi(ai)表示参数ai的健康隶属度，ai的数值反映了设备A的健康程度；wi表示参数ai在设备A中的权重，它表现了参数ai对设备A健康程度的反应能力的大小；权重wi的选择要根据设备的可靠性测试实验结果，专家经验先验知识合理选取，它直接影响健康隶属度计算的精确性与合理性；wi满足以下公式： Σ i = 1 n w i = 1     wi∈[0,1]如果没有设备先验知识作为wi的选取依据，常取wi=1/n进行健康隶属度计算，即每个参数反映设备运行情况的能力是相同的；步骤二：系统健康隶属度的计算已知系统内各设备的健康隶属度后，通过对系统结构组成的分析，利用各设备的健康隶属度计算出系统的健康隶属度；系统由于其设备联接形式的不同，分为串联模型、并联模型和混联模型；串联模型：由n个设备串联的系统健康隶属度是各串联设备的健康隶属度之积，计算公式如下： μ S = Π i = 1 n μ i ( A i )     n为整数其中，串联设备的健康隶属度为μi(Ai)，μS表示系统的健康隶属度，它反映了系统运行的健康程度；并联模型：由m个设备并联的系统健康隶属度是各并联设备的健康隶属度中的最大值，计算公式如下：μS=max(μ1(B1),μ2(B2),...μj(Bj)...,μm(Bm))    m为整数其中，并联设备的健康隶属度为μj(Bj)，μS表示系统的健康隶属度，它反映了系统运行的健康程度；混联模型：串联部件个数为n，并联设备个数为m，系统的健康隶属度计算方法是先将并联部分隶属度求出，将并联部分视为一个部件，然后与串联各部分隶属度相乘；计算公式如下 μ S = max ( μ 1 ( B 1 ) , μ 2 ( B 2 ) , . . . μ j ( B j ) . . . , μ m ( B m ) ) × Π i = 1 n μ i ( A i )     n,m为整数其中，串联设备的健康隶属度为μi(Ai)，并联设备的健康隶属度为μj(Bj)，μS表示系统的健康隶属度，它反映了系统运行的健康程度。