航空学报 > 2014, Vol. 35 Issue (4): 1111-1121   doi: 10.7527/S1000-6893.2013.0391

多退化变量下基于Copula函数的陀螺仪剩余寿命预测方法

张建勋, 胡昌华, 周志杰, 司小胜, 杜党波   

  1. 第二炮兵工程大学 302教研室, 陕西 西安 710025
  • 收稿日期:2013-07-22 修回日期:2013-09-13 出版日期:2014-04-25 发布日期:2013-09-29
  • 通讯作者: 胡昌华,Tel.:029-84743949 E-mail:hch6603@263.net E-mail:hch6603@263.net
  • 作者简介:张建勋男,博士研究生。主要研究方向:故障预测与健康管理,可靠性工程。Tel:029-84744949 E-mail:zhang200735@163.com;胡昌华男,博士,教授,博士生导师,第二炮兵工程大学"导航、制导与控制"国家重点学科带头人,现兼任中国自动化协会理事会理事、中国自动化学会技术过程故障诊断与安全委员会副主任委员、陕西省自动化学会常务理事。先后主持完成包括国家、军队重点课题30余项,获国家科技进步二等奖1项、军队科技进步奖10余项,长江学者特聘教授,国家杰出青年基金获得者,获国家级教学名师、全国优秀科技工作者、中国科协八大代表、全军领军人才培养对象、军队杰出专业技术人才奖等。主要研究方向:故障诊断与预测,可靠性工程,潜在通路分析,控制理论及应用,系统仿真等。Tel:029-84743949 E-mail:hch6603@263.net
  • 基金资助:

    国家杰出青年基金(61025014);国家自然科学基金(61174030,61206007,61174030,61374126)

Multiple Degradation Variables Modeling for Remaining Useful Life Estimation of Gyros Based on Copula Function

ZHANG Jianxun, HU Changhua, ZHOU Zhijie, SI Xiaosheng, DU Dangbo   

  1. Unit 302, High-Tech Institute of Xi'an, Xi'an 710025, China
  • Received:2013-07-22 Revised:2013-09-13 Online:2014-04-25 Published:2013-09-29
  • Supported by:

    National Science Fund for Distinguished Young Scholars (61025014); National Natural Science Foundation of China (61174030, 61206007, 61174030, 61374126)

摘要:

针对惯性导航系统中陀螺仪多退化变量条件下的剩余寿命(RUL)预测问题,提出了一种基于Copula函数的多退化变量剩余寿命预测方法。首先,针对退化变量间不同的退化轨迹,采用不同的方法进行退化建模,并对于陀螺漂移系数样本标准差数据波动性随时间递增的特性,提出了一种方差时变的正态随机过程退化建模方法,得到了陀螺仪剩余寿命的边缘分布函数。然后,通过Copula函数来描述退化变量之间的相关性,将得到的剩余寿命的边缘分布进行融合,得到了陀螺仪剩余寿命的联合分布函数。最后,通过陀螺仪实例分析验证了方法的适用性和可行性。

关键词: 多退化变量建模, 剩余寿命预测, Copula函数, 陀螺漂移, 联合分布函数, 可靠性

Abstract:

This paper proposes a model for the remaining useful life (RUL) estimation of gyros with multiple degradation variables based on the Copula function. Frist, because the different degradation variables may have different degradation paths, different models are adopted to obtain a marginal distribution of the RUL. And since the fluctuations of some degradation data increase over time, a normal stochastic process whose variance is the function of time is adopted for describing the degradation process. Then, a RUL joint distribution combining these marginal distributions is obtained based on the characteristics of the Copula function. Finally, the degradation data of gyro drift from a practical experiment are used to illustrate the feasibility and applicability of our model.

Key words: multiple degradation model, remaining useful life estimation, Copula function, gyro drift, joint distribution function, reliability

中图分类号: