航空装备现场数据可靠性评估方法有效性分析

《航空装备现场数据可靠性评估方法有效性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252014V01．35No51311—1318ISSN1000．6893ON11．1929／Vhttp：／／hkxbbuaaedu．cnhkxb@buaa．edu．cn航空装备现场数据可靠性评估方法有效性分析沈安慰，郭基联”，王卓健空军工程大学航空航天工程学院，陕西西安710038摘要：针对航空高可靠性产品现场故障数据样本量小和经常出现数据删失的问题，分析了平均秩次法与期望一极大值(EM)算法的有效性，给出了这两种方法的适用范围。应用蒙特卡罗仿真方法，在考虑维修的情况下，设计了一种评定可靠性评

2、估方法有效性的仿真方法。该方法以威布尔分布为例，通过飞行年、飞机架数、Et利用率的动态变化来模拟产生具有随机删失特点的航空装备现场故障数据，以此来动态驱动样本量和删失比的变化，并分别评估这两种可靠性评估方法的有效性。仿真结果表明，在样本量为10～30时的小样本随机删失数据参数估计中，EM算法应该被优先采用。关键词：平均秩次法；EM算法；随机删失；威布尔分布；样本量；删失比中图分类号：V37文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)051311一08现代统计学的发展促进了可靠性数据分析领域的“百花齐放，百家争鸣”。面对纷繁多样的计算方法，如何在工程应用中选择一个最理想

3、的分析方法就显得尤为重要[1屯]。对于威布尔分布来说，其参数计算方法经过近几十年的分析研究已近成熟口。4]，如文献[5]用MonteCarlo仿真的方法对威布尔分布情况下几种常用的方法进行了分析比较，并对各种方法的适用范围做了较明确的回答。该文对威布尔分布的参数估计作出了贡献，因此而受到美国统计学会的嘉奖。目前国内对于这方面的研究还不多[6]。文献E7]针对涉及面广的现场数据，从其可靠性分析的困难性和必要性出发，对现场数据可靠性分析的各种非参数分析方法进行了比较。但该文献只是对这些方法进行定性分析，并没有给出具体的算例。目前，在工程应用中，航空装备的可靠性评定面临了一些新的挑战

4、[8]：①由于航空产品的可靠性越来越高，在一定的时间范围内故障信息样本越来越少，导致了小样本问题频频发生[91；②在现场数据中，经常遇到删失和截尾的问题[10。11]。解决小样本随机删失数据下的参数估计问题，首先主要是利用中位秩公式计算经验分布函数，然后通过最小二乘方法获取分布函数的各个参数，这种方法在工程实际中已经得到了广泛的应用[12

5、。然而近年来，计算机科学的快速发展使得以前很多难以解决的问题有了可能。在现代统计理论中，Dempster等[1胡提出的期望一极大值(ExpectationMaximun，EM)算法是一种在删失数据情况下求解极大似然估计的迭代算法，它能够很好地

6、解决删失数据情况下的统计问题，是目前研究的热点。然而，这两种方法在可靠性的参数估计中，对于不同样本量、不同删失比下的具体表现到底如何，哪一种方法的计算结果更收稿日期：2013—07—23；退修日期：2013—07-31；录用日期：2013—08-26；网络出版时间：2013-08—2710：13网络出版地址：www．cnkinet／kcms／detail／111929．V．201308271013003．html基金项目：国家自然科学基金(51201182)；陕西省软科学技术基金(2011KRMl22)*通讯作者．Tel．：029—84787505—201E-mail：guoj

7、ilian@aliyun．com引用格式}ShenAW，GuoJL，WangZJ．Validityanalysisofreliabilityevaluationmethod{naviationequipmentfielddataEJ]．ActaAere—nauticaetAstronauticaSinica，2014，35(5)：131I-1318．沈安慰，郭基联．王卓健．航空装备现场数据可靠性评估方法有效性分新E国．航空学掇，2014，35(5)：13{I一1318．航空学报May252014Vol35No．5加可信，目前还没有文献对此问题进行计算分析。文献[14]以两参数威

8、布尔分布为例，应用MonteCarlo仿真方法，以机群为研究对象，明晰了平均秩次法的适用范围。本文是在文献E14]的基础上进行的深化研究，分别用平均秩次法和EM算法进行随机删失数据下的参数估计，给出了两种方法在不同样本量、不同删失比下的有效性，以定量形式明确了平均秩次法与EM算法的适用范围。1小样本随机删失数据下的参数估计方法1．1平均秩次法结合最小二乘法对于存在右删失的现场故障数据，文献[12]建议使用近似中位秩和平均秩次法相结合进行可靠性估计。其近似中位秩公式为以ti)一寺箫(1)式中：