一种基于性能退化的离子推力器小子样可靠性评估方法   0    0

一种基于性能退化的离子推力器小子样可靠性评估方法，包括以下步骤：一：对离子推力器的结构特点和关键失效模式进行分析，选取影响其寿命的关键性能参数；二：根据关键性能参数y随时间的退化规律，建立离子推力器小子样性能退化模型；三：确定离子推力器平均失效时间tMTTF和可靠度函数R(t)；四：对第i台离子推力器，记录在时间tij时的测试性能退化值yij，i＝1,2,...,m，j＝1,2,...,ni，m为投入试验的离子推力器台数，ni为第i台离子推力器性能测试的总次数；五：估计性能退化模型中的未知参数；六：利用可靠度函数对离子推力器进行小子样可靠性评估。本发明开发利用不同时刻性能测试数据间的纵向信息，使信息量大幅增加。提高分析精度，同时在精度相同的情况下，则可节省大量试样。

1.一种基于性能退化的离子推力器小子样可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对离子推力器的结构特点和关键失效模式进行分析，选取影响其寿命的关键性能参数；
步骤二：根据关键性能参数y随时间的退化规律，建立离子推力器小子样性能退化模型；
步骤三：确定离子推力器平均失效时间tMTTF和可靠度函数R(t)；
步骤四：对第i台离子推力器，记录在时间tij时的测试性能退化值yij，i＝1,2,...,m，j＝1,2,...,ni，m为投入试验的离子推力器台数，ni为第i台离子推力器性能测试的总次数；
步骤五：估计性能退化模型中的未知参数；
步骤六：利用可靠度函数对离子推力器进行小子样可靠性评估；
在步骤一中所述的选取影响其寿命的关键性能参数，为选取加速栅中心区域凹槽最大腐蚀深度作为影响离子推力器寿命的关键性能参数y；
在步骤二中所述的建立离子推力器小子样性能退化模型，包括以下步骤：
步骤2.
1.离子推力器性能退化路径的确定；
离子推力器中心区域凹槽最大腐蚀深度与时间的关系为线性关系，则对第i台离子推力器，有
yi(t)＝ai+bit，i＝1,2,...,m      (1)
步骤2.
2.样本方差的确定；
在t时刻，关键性能参数的方差的无偏估计为
其中， 则，
因此，离子推力器性能退化过程的方差用二次函数表示；
步骤2.
3.建立离子推力器小子样性能退化模型；
考虑到同一台离子推力器不同测试时刻测得的性能参数之间的相关性，因此采用独立增量线性过程性能退化模型，表示为
式中，a，b，d1，d2和d0均为未知参数，其中，d0≥0，d2≥0；令yij＝y(tij)，i＝1,2,...,m，j＝1,
2,...,ni，则对于测试时间 yi1与性能退化增量
之间相互独立，ε(t)为退化模型在t时刻的方差项；
其中，

2.根据权利要求1所述的一种基于性能退化的离子推力器小子样可靠性评估方法，其特征在于：在步骤三中所述的确定离子推力器平均失效时间tMTTF和可靠度函数R(t)，包括以下步骤：
步骤3.
1.假设离子推力器中心区域凹槽最大腐蚀深度达到Df时发生失效，则其平均失效时间公式为
步骤3.
2.可靠度函数R(t)由以下公式给出

3.根据权利要求1所述的一种基于性能退化的离子推力器小子样可靠性评估方法，其特征在于：在所述步骤五中，估计性能退化模型中的未知参数的具体实现过程如下：
步骤5.
1.重新参数化；令
式中， t1为各样本的第一个测量时间；则性能退化过程y(t)
的方差项变为
步骤5.
2.定义似然函数；
令Δyij＝yij-yi(j-1)，Δtij＝tij-ti(j-1)， 则有
根据离子推力器性能退化数据，得到样本的对数似然函数为
步骤5.
3.确定边缘似然函数；
固定参数θ，分别对未知参数a，b， 求对数，同时考虑到参数估计的无偏性，得到将式(17)—(20)带入式(16)得到关于θ的边缘似然函数为
步骤5.
4.未知参数估计；
对于 利用二分法对式(21)进行求解得到θ的估计值 然后将 带入式(17)
～(19)得到模型参数a，b， 的估计值 参数 由式(20)得到；
步骤5.
5.性能退化模型方差项未知参数估计；
将参数估计值 带入式(9)～(12)得到模型方差项的未知参数估计值，进
而进行可靠性评估。