(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210800939.0 (22)申请日 2022.07.08 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 郑锐　胡朝明　钱晓飞　陆少军　 (74)专利代理 机构 北京久诚知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 11542 专利代理师 王云海 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/00(2012.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 考虑相依竞争故障模式的设备剩余寿命在 线评估方法 (57)摘要 本发明提供一种考虑相依竞争故障模式的 设备剩余寿命在线评估 方法， 涉及设备剩余寿命 评估技术领域。 本发明中， 构建年龄和退化状态 在单位间隔(r,r+1)τ内的联合一步转移概率矩 阵Γ(r)； 根据所述联合一步转移概率矩阵Γ (r),Γ(r+1), …,Γ(r+s‑1)， 预测该设备在年龄 (r+s)τ时可靠的概率R(s|r,i)； 根据概率R(s| r,i)计算该设备在年龄(r+s)τ时可靠的剩余寿 命增量 且令 若 小于预设精度误差ε,停 止算法， 输出最终的 作为该设备的剩余 寿命在线评估结果。 由于突破了退化过程服从维 纳过程的限制， 采用更为实用的马尔可夫过程， 具有更普遍的应用意义； 迭代 递推的算法评估具 有相依竞争软 故障和硬故障的平均剩余寿命。 同 时算法内存需求小、 计算速度快， 符合在线健康状态评估和管理的时效性要求。 权利要求书2页 说明书9页 附图1页 CN 115310671 A 2022.11.08 CN 115310671 A 1.一种考虑相依竞争故障模式的设备剩余寿命在线评估方法， 其特 征在于， 包括： S1、 获取待评估设备的年龄rτ， 其中r为整数、 τ为单位时间， 以及状态监测得到的退化 状态i； 并初始化剩余寿命 令P初始化 为单位矩阵， s＝1； S2、 构建年龄和退化状态在间隔(r+s ‑1， r+s)τ 内的联合一步转移概率矩阵Γ(r+s ‑1)， 所述转移概率是指该设备在上述单位时间内不发生硬故障且退化状态跃迁至其他状态的 概率； S3、 计算间隔(r， r+s)τ 内的联合 转移概率矩阵P＝PΓ(r+s ‑1)； S4、 根据间隔(r， r+s)τ 内的联合转移概率矩阵P， 预测该设备在年龄(r +s)τ 时可靠的概 率R(s|r， i)； S5、 计算该设备在(r+s)τ时可靠的剩余寿命增量 且令 S6、 若 小于预设精度误差 ε， 停止算法， 输出最终的 作为该设备的剩余寿命在 线评估结果； 否则， 令s＝s+1， 返回S2。 2.如权利要求1所述的设备剩余寿命在线评估方法， 其特 征在于， 该 方法中： 设备的退化过程采用马尔可夫模型表示； 令 表示退化状态 的集合， 其 中退化状态的值越大表示退化水平越高， I表示软故障状态， 所述退化状态在单位时间τ内 的转移概 率矩阵如下： 其中， Qi， j表示退化状态i到j的转移概 率； 且QII＝1， 设备本身的故障率函数可以为一般的分布函数， 以λ0(t)表示； 退化过程影响硬故障的 发生时间， 则设备在退化状态为 时的复合故障率 函数可以表示 为 λ(t， i)＝ λ0(t)·ψ(Zi)           (2) 其中 ψ(Zi)表示状态i的退化水平Zi对故障率的影响。 3.如权利要求2所述的设备剩余寿命在线评估方法， 其特 征在于， 所述S2具体包括： S21、 根据年龄rτ和退化状态i， 计算该设备在下一单位时间τ 内不发生硬故障且退化状 态跃迁至j的概率： 其中， ξ表示设备发生硬故障时的年龄， 表示系统在rτ时刻的退化状态， 不等号近似 计算退化状态随机跃迁情况 下的期望可靠度； S22、 利用公式(3)构 建年龄和退化状态在 单位间隔(r， r +1)τ 内的联合一步转移概率矩权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115310671 A 2阵为： Γ(r)＝[Γ(r， i， j)]I×I         (4)。 4.如权利要求3所述的设备剩余寿命在线评估方法， 其特 征在于， 所述S4包括： 构建Λi为第i个元 素为1其余元 素为0的I维行向量， 相应的 表示第i个元 素为0其余元 素为1的I维行向量； 则该设备在年龄(r+s)T时可靠的概 率为： 其中， 表示 的转置； P表示(r， r+s)τ内的联合转移概率矩阵， 是Γ(n)从n＝r到r+ s‑1连乘的结果， 即 5.一种考虑相依竞争故障模式的设备剩余寿命在线评估系统， 其特 征在于， 包括： 初始化模块， 用于执行S1、 获取待评估设备的年龄rτ， 其中r为整数、 τ为单位时间， 以及 状态监测得到的退化状态i； 并初始化剩余寿命 令P初始化 为单位矩阵， s＝1； 构建模块， 用于执行S2、 构建年龄和退化状态在间隔(r+s ‑1， r+s)τ内的联合一步转移 概率矩阵Γ(r+s ‑1)， 所述转移概率是指该设备在上述单位时间内不发生硬故障且退化状 态跃迁至其他状态的概 率； 第一计算模块， 用于执行S3、 计算间隔(r， r+s)τ内的联合转移概率矩阵P＝PΓ(r+s ‑ 1)； 预测模块， 用于执行S4、 根据间隔(r， r+s)τ内的联合转移概率矩阵P， 预测该设备在年 龄(r+s)τ 时可靠的概 率R(s|r， i)； 第二计算模块， 用于执行S5、 计算该设备在(r+s)τ时可靠的剩余寿命增量 且令 输出模块， 用于执行S6、 若 小于预设精度误差ε， 停止算法， 输出最终的 作为 该设备的剩余寿命在线评估结果； 否则， 令s＝s+1， 返回构建模块执 行S2。 6.一种存储介质， 其特征在于， 其存储有用于考虑相依竞争故障模式的设备剩余寿命 在线评估的计算机程序， 其中， 所述计算机程序使得计算机执行如权利要求1～4任一项所 述的设备剩余寿命在线评估方法。 7.一种电子设备， 其特 征在于， 包括： 一个或多个处 理器； 存储器； 以及 一个或多个程序， 其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中， 并且被配置成由 所述一个或多个处理器执行， 所述程序包括用于执行如权利要求 1～4任一项所述的设备剩 余寿命在线评估方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115310671 A 3