基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法，具體為：劃分固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)等級(jí)；確定測(cè)試參數(shù)及權(quán)重；測(cè)試數(shù)據(jù)歸一量化處理；利用時(shí)間修正函數(shù)對(duì)歸一量化結(jié)果進(jìn)行修正；確定三角模糊函數(shù)下的隸屬度；確定基本可信度；合成不同健康狀態(tài)等級(jí)的分配信任度。
【專利說明】
基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法，屬于健康狀 態(tài)評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為各種導(dǎo)彈的動(dòng)力系統(tǒng)，其健康狀態(tài)好壞將直接影響導(dǎo)彈是否 能夠正常飛行并最終命中預(yù)定目標(biāo)。目前對(duì)各類導(dǎo)彈固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的健康狀態(tài)好壞采用 無損檢測(cè)的方式判斷裂紋、脫粘等缺陷的大小進(jìn)而進(jìn)行判斷。而導(dǎo)彈與其它裝備的最大區(qū) 別就是"長(zhǎng)期貯存，少量測(cè)試，一次使用"。鑒于這種特點(diǎn)，一般情況下只能得到固體火箭發(fā) 動(dòng)機(jī)每次無損探傷時(shí)的健康狀態(tài)，無法反映出兩次探傷之間的時(shí)間段內(nèi)的健康狀態(tài)及變化 趨勢(shì)。為此建立基于證據(jù)推理方法的測(cè)試數(shù)據(jù)評(píng)估模型，并引入時(shí)間修正，利用證據(jù)推理方 法處理評(píng)估過程中的不確定性信息，并得到固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)處于不同健康狀態(tài)等級(jí)的信任 度，以定性定量地實(shí)現(xiàn)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)評(píng)估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康 狀態(tài)評(píng)估方法，在評(píng)估過程中對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)歸一量化結(jié)果進(jìn)行時(shí)間修正，利用基本概率指派 函數(shù)處理由三角模糊數(shù)理論計(jì)算的隸屬度，得到固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)處于不同健康狀態(tài)等級(jí)的 信任度，以實(shí)現(xiàn)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)地實(shí)時(shí)評(píng)估，有利于實(shí)現(xiàn)了武器裝備向預(yù)計(jì)性維 修的轉(zhuǎn)變，具體評(píng)估步驟如下：
[0004] (1)健康狀態(tài)等級(jí)劃分:為了更好的描述固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的健康狀態(tài)，將固體火箭 發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)分為5個(gè)等級(jí)，分別為：良好、正常、注意、惡化和病態(tài)。
[0005] (2)測(cè)試參數(shù)及權(quán)重:測(cè)試數(shù)據(jù)將直接反映固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的健康狀態(tài)，當(dāng)某一數(shù) 據(jù)超出了規(guī)定閾值，則該需要維修處理，因此任何數(shù)據(jù)的權(quán)重都是相等。
[0006] (3)測(cè)試數(shù)據(jù)歸一量化:測(cè)試數(shù)據(jù)的歸一量化為本次測(cè)試數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的比較 值。
[0007] 首先，計(jì)算本次測(cè)試數(shù)據(jù)X與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)XQ的偏差。
[0008] δ = χ-χ〇 (1)
[0009] 然后，計(jì)算歸一量化數(shù)據(jù)λ，計(jì)算方法如下：
[0010] ①若標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)為固定值XQ和誤差限3()的形式，則λ按照如下函數(shù)計(jì)算
[0012]②若標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)為大于或小于一固定值XQ的形式，則λ按照如下函數(shù)計(jì)算
[0014] (4)利用時(shí)間修正函數(shù)對(duì)歸一量化結(jié)果進(jìn)行修正：利用時(shí)間修正函數(shù)對(duì)固體火箭 發(fā)動(dòng)機(jī)無損探傷數(shù)據(jù)歸一量化結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。
[0015] 時(shí)間修正函數(shù)如下：
[0017] 其中：（ti，t2)為固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)緩慢失效時(shí)間，（t2，t3)為固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)快速老 化失效時(shí)間；（th)、（ t2，λ2)的值根據(jù)實(shí)際退化數(shù)據(jù)及專家經(jīng)驗(yàn)確定得到。
[0018] (5)確定三角模糊函數(shù)下的隸屬度。根據(jù)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的健康狀態(tài)實(shí)際退化情 況及專家經(jīng)驗(yàn)共同得出三角模糊數(shù)模型計(jì)算基于時(shí)間修正后的測(cè)試數(shù)據(jù)的隸屬度 yi(i = 1，2,3,4,5)，三角模糊數(shù)函數(shù)如下：
[0024] 式中：λ為歸一量化數(shù)據(jù);yi(i = l，2,3,4,5)分別表示"良好"、"正常"、"注意"、"惡 化"和"病態(tài)"的隸屬度。
[0025] (6)確定基本可信度：由隸屬度結(jié)果與置信度確定基本可信度αη, i，αη, i計(jì)算方法如 下：
[0026] an,i = ynx 置信度 （1〇)
[0027] (7)合成不同健康狀態(tài)等級(jí)的分配信任度。
[0028] 首先利用基本屬性的基本概率指派函數(shù)計(jì)算第i個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)支持固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 被評(píng)為某健康狀態(tài)等級(jí)的程度，基本概率指派函數(shù)數(shù)學(xué)描述如下：
[0029] 令Zn>1為已分配的概率指派函數(shù)，表示第i個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)ei支持固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)yi(i =1，2,3,4,5)被評(píng)為第η個(gè)健康等級(jí)化的程度;ZH>1為未分配的概率指派函數(shù)，表示測(cè)試數(shù) 據(jù)對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)沒有分配給具體健康等級(jí)的支持度;zn, 4Pzh, i的計(jì)算公式為：
[0030] Ζη,? = ω ?βη,? (11)
[0036] 然后由廣義屬性的組合概率指派函數(shù)計(jì)算所有測(cè)試數(shù)據(jù)支持固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)被 評(píng)為某健康狀態(tài)等級(jí)的程度，廣義屬性的組合概率指派函數(shù)數(shù)學(xué)描述如下：
[0037] 令ζη, I⑴表示所有L個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)支持固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)yi (i = 1，2，3，4，5)被評(píng)為第η 個(gè)健康等級(jí)化的程度;ΖΗ, 1(1)表示測(cè)試數(shù)據(jù)聚合后，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)y沒有分配給具體健康 等級(jí)的程度；
[0038] 參照2個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)的評(píng)估聚合表，可以給出前i個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)的組合概率指派函數(shù)：
[0043]式中，I(i+1)表示包含i+Ι個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)屬性;K為規(guī)?；蜃樱从沉烁髯C據(jù)間沖突 的程度；
[0044]最后聚合所有L個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)后，通過使用下面的標(biāo)準(zhǔn)化處理，將適當(dāng)?shù)姆峙?給所有的健康評(píng)估等級(jí)就可以得到組合信任度αη。
[0046] 式中，αη表示固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)處于第η個(gè)健康狀態(tài)等級(jí)的信任度。
[0047] 本發(fā)明提出的方法能夠考慮評(píng)估過程中的不確定性信息，并給出未知信息的信任 度，實(shí)現(xiàn)以定性定量的方式地實(shí)時(shí)評(píng)估固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)。
【附圖說明】
[0048] 圖1基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法流程。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 本下面舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0050] 如圖1所示，基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法流程如下：
[0051 ] (1)健康狀態(tài)等級(jí)劃分
[0052]為了更好的描述固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的健康狀態(tài)，從健康管理的角度出發(fā)，將固體火 箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)分為5個(gè)等級(jí)，分別為：良好、正常、注意、惡化和病態(tài)。
[0053] (2)測(cè)試參數(shù)及權(quán)重
[0054]以固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥脫粘面積作為健康狀態(tài)指標(biāo)，如表1所示。目前距上次無損 檢測(cè)時(shí)間已有1年，無損探傷數(shù)據(jù)將直接反映其健康狀態(tài)，當(dāng)某一數(shù)據(jù)超出了規(guī)定閾值，則 該發(fā)動(dòng)機(jī)需要維修處理，因此任何數(shù)據(jù)的權(quán)重都是相等且均分，即表1中各個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)項(xiàng)目 指標(biāo)權(quán)重均為1/3。
[0055]表1固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)指標(biāo)
[0057] (3)測(cè)試數(shù)據(jù)歸一量化
[0058]測(cè)試數(shù)據(jù)的歸一量化為本次測(cè)試數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的比較值。根據(jù)表1中的無損探 傷測(cè)試數(shù)據(jù)，由公式（1)~(3)可以得到固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)無損探傷測(cè)試數(shù)據(jù)歸一量化表，如 表2。
[0059] 表2測(cè)試數(shù)據(jù)歸一量化表
[0061] (4)測(cè)試數(shù)據(jù)的時(shí)間修正
[0062]由于目前距上次無損探傷已有1年時(shí)間，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，取 1 )、（ 12，0.7 )，由公式(4)得到時(shí)間修正后的測(cè)試數(shù)據(jù)歸一量化向量為（0.7419,0.7900， 0.7400)。
[0063] (4)隸屬度的確定
[0064]由公式(5)~(9)得到時(shí)間修正后的測(cè)試數(shù)據(jù)歸一量化向量的隸屬度如表3所示。 [0065]表3指標(biāo)的隸屬度表
[0067] (5)基本可信度的確定
[0068]由公式(10)，置信度取0.9,得到基本可信度分配表，如表4。
[0069]表4基本信任度分配表
[0071] (6)確定不同健康狀態(tài)等級(jí)的分配信任度
[0072] 根據(jù)式(11)~（14)計(jì)算基本概率集合mu，結(jié)果如下：
[0073] mi,ι = 0 m2,ι = 0 · 2419 m3,ι = 0 · 0581 ni4,i = 0 = 萬".| = ().6667 m"」=0.0333
[0074] mi,2 = 0 m2,2 = 0 · 2900 m3,2 = 0 · 0100 π?4,2 = 0 π?5,2 = 0爪"二=0-()667/Λ".: = ().()333
[0075] mi,3 = 0 m2,3 = 0 · 2400 m3,3 = 0 · 0600 η?4,3 = 0 1115,3 = 0^.//,3 = 0-6667 汾".；= 0.0333
[0076] 根據(jù)式(15)計(jì)算規(guī)模化因子，結(jié)果為
[0078]根據(jù)式（15)進(jìn)行聚合運(yùn)算得
[0079] mi, I⑵= 0，m2, i(2) = 0.4512，m3，i⑵= 0.0492，m4,1(2) = 0，m5,1(2) = 0
[0082]以上給出了 2個(gè)指標(biāo)屬性的聚合過程，為了得到組合概率還要與第3個(gè)指標(biāo)屬性進(jìn) 行聚合。
[0089] 得到合成結(jié)果為(0，0.8257，0.1022，0，0)。即固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估結(jié)果 為"正常"狀態(tài)的概率為82.57%，評(píng)估為"注意"狀態(tài)的概率為10.22%。
[0090] 因此，采取本實(shí)施例提供的基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法， 在評(píng)估過程中對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)歸一量化結(jié)果進(jìn)行時(shí)間修正，利用基本概率指派函數(shù)處理由三角 模糊數(shù)理論計(jì)算的隸屬度，得到固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)處于不同健康狀態(tài)等級(jí)的信任度，以實(shí)現(xiàn) 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)地實(shí)時(shí)評(píng)估。
[0091] 綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在于包含以下步 驟： 步驟一:劃分固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)等級(jí)； 步驟二:確定測(cè)試參數(shù)及權(quán)重； 步驟三:測(cè)試數(shù)據(jù)歸一量化； 步驟四：利用時(shí)間修正函數(shù)對(duì)歸一量化結(jié)果進(jìn)行修正； 步驟五:確定三角模糊函數(shù)下的隸屬度； 步驟六:確定基本可信度； 步驟七:合成不同健康狀態(tài)等級(jí)的分配信任度。2. 如權(quán)利要求1所述的基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在 于，步驟一所述的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)等級(jí)為5個(gè)等級(jí)，分別為：良好、正常、注意、惡化 和病態(tài)。3. 如權(quán)利要求1所述的基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在 于，步驟二所述測(cè)試參數(shù)的權(quán)重都是相等且均分。4. 如權(quán)利要求1所述的基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在 于，步驟三所述的測(cè)試數(shù)據(jù)歸一量化方法如下：首先，計(jì)算本次測(cè)試數(shù)據(jù)X與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)xo的 偏差δ; δ = χ-χ〇 (1) 然后，計(jì)算歸一量化數(shù)據(jù)λ: ① 若標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)為固定值XQ和誤差限So的形式，則λ按照如下函數(shù)計(jì)算(2) ② 若標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)大于或小于某固定值Χ0的形式，則λ按照如下函數(shù)計(jì)算。(3)5. 如權(quán)利要求1所述的基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在 于，步驟四所述的對(duì)歸一量化的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間修正，獲得某t時(shí)刻的歸一量化數(shù)據(jù)V， 使用的時(shí)間修正函數(shù)為：(4): 其中，（tl，t2 )為固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)緩慢失效時(shí)間，（t2，t3 )為固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)快速老化失 效時(shí)間；（h )、（ t2，λ2 )的值根據(jù)實(shí)際退化數(shù)據(jù)及專家經(jīng)驗(yàn)確定得到。6. 如權(quán)利要求1所述的基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在 于，步驟五所述的隸屬度71(丨=1，2,3,4,5)根據(jù)三角模糊數(shù)確定，三角模糊數(shù)根據(jù)固體火 箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)實(shí)際退化情況及專家經(jīng)驗(yàn)共同得出；其中，三角模糊數(shù)函數(shù)為：式中，λ為歸一量化數(shù)據(jù);yi(i = 1，2，3，4，5)分別表示"良好"、"正常"、"注意"、"惡化"和 "病態(tài)" 的隸屬度。7. 如權(quán)利要求1所述的基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在 于，步驟六所述的基本可信度由隸屬度結(jié)果與置信度共同得出，以<^ ;1表示第i個(gè)基本屬性 被評(píng)為第η個(gè)等級(jí)的信任度;αη>1計(jì)算方法如下： an,i = ynX 置{曰度（10) 式中，置信度取0.9。8. 如權(quán)利要求1所述的基于測(cè)試數(shù)據(jù)的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)評(píng)估方法，其特征在 于，步驟七包括以下步驟： 步驟A:首先利用基本屬性的基本概率指派函數(shù)計(jì)算第i個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)支持固體火箭發(fā)動(dòng) 機(jī)被評(píng)為某健康狀態(tài)等級(jí)的程度，基本概率指派函數(shù)數(shù)學(xué)描述如下:令zn>1為已分配的概率 指派函數(shù)，表示第i個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù) ei支持固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)yi(i = l，2,3,4,5)被評(píng)為第η個(gè)健康 等級(jí)化的程度;ΖΗ, i為未分配的概率指派函數(shù)，表示測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)沒有分配給 具體健康等級(jí)的支持度;zn, 4Pzh, i的計(jì)算公式為： Zn, i - ^ 1 βη 1 ( 1 1 ).(:1.2) 將ΖΗ, i分解為和2//、/，其中(13) (14) 式中，ω i為第i個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)的相對(duì)權(quán)重，且滿足Ο < ω d 1，1 : 步驟B:然后由廣義屬性的組合概率指派函數(shù)計(jì)算所有測(cè)試數(shù)據(jù)支持固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 被評(píng)為某健康狀態(tài)等級(jí)的程度，廣義屬性的組合概率指派函數(shù)數(shù)學(xué)描述如下:$Ζη,ι(υ表示 所有L個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)支持固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) yi (i = 1，2，3，4，5)被評(píng)為第η個(gè)健康等級(jí)化的程度； ztu⑴表示測(cè)試數(shù)據(jù)聚合后，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)y沒有分配給具體健康等級(jí)的程度； 參照2個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)的評(píng)估聚合表，可以給出前i個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)的組合概率指派函數(shù)： Zn, I(i+1) - Kl(i+l)[zn,I(i)Zn, i+l^ZH, I (i) Zn, i+l^Zn, I(i)ZH,i+l] (15) i：-l /-1,式中，I(i+1)表示包含i+1個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)屬性;K為規(guī)?；蜃?，反映了各證據(jù)間沖突的程 度； 步驟C:聚合所有L個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)后，通過使用下面的標(biāo)準(zhǔn)化處理，將:適當(dāng)?shù)姆峙浣o所 有的健康評(píng)估等級(jí)就可以得到組合信任度αη:(16) 式中，αη表示固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)處于第η個(gè)健康狀態(tài)等級(jí)的信任度。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK105868536SQ201610173851
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】趙汝巖, 王麗婷, 于亮, 賴建偉, 許建國(guó)
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍海軍航空工程學(xué)院