【摘要】：動量輪是一種重要的慣性執(zhí)行機構(gòu),因其具有精度高、消耗燃料少、無污染等優(yōu)點,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)中。動量輪為衛(wèi)星的姿態(tài)調(diào)整和抵抗外界的干擾提供動力保障,其失效對衛(wèi)星是致命性的。動量輪的可靠性水平在很大程度上決定了整顆衛(wèi)星的可靠性、安全性和有效服役時間。對動量輪進行可靠性評估一方面可以充分利用星載資源,指導(dǎo)航天器任務(wù)規(guī)劃的開展;另一方面為航天器的在軌維修決策提供理論依據(jù)。動量輪具有小樣本、長壽命、高成本的特點,傳統(tǒng)的基于大量壽命數(shù)據(jù)的統(tǒng)計推斷方法已不再適用,基于性能退化和信息融合的方法為其可靠性評估問題提供了新路徑。本文以動量輪為研究對象,探究了如何合理利用不同來源的信息對其進行可靠性評估,分別研究了融合專家知識與壽命數(shù)據(jù)的可靠性評估、基于性能退化的可靠性評估、以及融合性能退化數(shù)據(jù)與其它類型數(shù)據(jù)的可靠性評估問題。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)基于D-S證據(jù)理論與Bayes方法融合壽命數(shù)據(jù)的動量輪可靠性評估。根據(jù)調(diào)研與分析,選取了Weibull分布作為動量輪的壽命分布類型,根據(jù)D-S證據(jù)理論合成規(guī)則融合了專家知識,根據(jù)合成結(jié)果構(gòu)建了未知參數(shù)的先驗分布,利用似然函數(shù)構(gòu)建了融合失效壽命數(shù)據(jù)與右截尾壽命數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型,利用zeros-ones轉(zhuǎn)換方法對該模型進行了轉(zhuǎn)換,最終利用蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)仿真完成了參數(shù)估計。對比了本文所提方法與無信息先驗法,結(jié)果表明本文所提方法有助于提高評估結(jié)果的精度。(2)基于性能退化的動量輪可靠性評估。分析了動量輪的失效機理,選取了動量輪潤滑系統(tǒng)潤滑劑含量作為關(guān)鍵性能參數(shù),分別利用標準Wiener過程與隨機效應(yīng)Wiener過程對性能退化數(shù)據(jù)進行建模,并利用Deviance Information Criterion(DIC)準則選取了更為合適的隨機效應(yīng)Wiener過程模型作為動量輪可靠性評估的退化模型,利用MCMC仿真完成了參數(shù)的Bayes估計,通過案例分析表明了基于性能退化的動量輪可靠性評估方法可以解決動量輪小樣本、無失效數(shù)據(jù)等問題。(3)基于多源信息融合的動量輪可靠性評估。針對動量輪具有小樣本、可靠性信息多源,且單一信息源數(shù)據(jù)不足這一特點,提出了一種基于多源信息融合的動量輪可靠性評估方法。分別研究了三種不同情況下融合多源信息的動量輪可靠性評估問題,包括:融合性能退化數(shù)據(jù)和伯努利數(shù)據(jù);融合性能退化數(shù)據(jù)和壽命數(shù)據(jù);融合性能退化數(shù)據(jù)、壽命數(shù)據(jù)和伯努利數(shù)據(jù)。分別給出了在這三種情況下融合模型的構(gòu)建方法以及基于Bayes更新的參數(shù)求解方法。與僅考慮性能退化數(shù)據(jù)的可靠性評估方法進行對比分析,結(jié)果表明多源信息融合方法可以提高評估結(jié)果的精度�？紤]到個體與總體存在差異性,個體產(chǎn)品的可靠性特征并不能被總體產(chǎn)品的可靠性特征精確表征,提出了一種單個動量輪的實時可靠性評估模型。首先根據(jù)單個動量輪的性能退化數(shù)據(jù)構(gòu)建了退化模型,然后利用同批動量輪多源信息和專家知識構(gòu)建了單個動量輪退化模型中未知參數(shù)的先驗分布,根據(jù)Bayes理論,利用單個動量輪實時監(jiān)測數(shù)據(jù)完成了退化模型未知參數(shù)的實時更新,進而完成了單個動量輪的實時可靠性評估。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V448.22
【圖文】：

動量輪結(jié)構(gòu)示意圖

融合失效壽命數(shù)據(jù)和右截尾壽命數(shù)據(jù)模型的層次結(jié)構(gòu)圖

基于D-S證據(jù)理論與Bayes方法融合壽命數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)圖

【參考文獻】

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本文編號：2773156