基于生存分析和似然理论的数控机床可靠性评估方法研究

发布时间：2017-05-03 21:08

  本文关键词：基于生存分析和似然理论的数控机床可靠性评估方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文研究一类截尾寿命试验可靠性评估问题,即MTBF(mean time between failures)问题研究。研究发现,数控机床失效大多服从威布尔分布,并且故障数据包含部分截尾数据。对服从威布尔分布的截尾数据进行可靠性评估,目前国内外尚无成熟的评估方法与评估标准。本文首先探讨了数控机床可靠性试验的截尾方式,结合数控机床可靠性试验运行机理,绘制了数控机床可靠性试验运行图,应用随机模拟法(蒙特卡洛法)进行了数控机床可靠性截尾寿命试验模拟方法的研究。该方法研究为其后基于蒙特卡洛方法的可靠性评估研究打下基础。然后,针对无替换定时截尾寿命试验模型(样本数从50到3000)和有替换定时截尾寿命试验模型(试验机床10台,试验时间从2000小时—12000小时),基于蒙特卡洛方法,应用极大似然方法进行了MTBF值点估计、区间估计,并进行了该评估方法“弃真”与“授伪”概率的研究。根据陈家鼎教授截尾数据相合性理论,对研究结果进行了分析,结合数控机床可靠性评估工程实际,探讨了目前可靠性工程评估方法“弃真”与“授伪”概率的大致范围。第三,针对有替换定时截尾试验(试验机床50台,试验时间1000—6000小时),基于蒙特卡洛方法,应用生存分析理论进行了MTBF值点估计、区间估计,并进行了该评估方法“弃真”与“授伪”概率的研究。然后将似然方法和生存分析方法进行对比研究,得出了有趣和有意义的结果,一方面印证了在小样本情况下(样本量在10至30之间)陈家鼎教授的结论,同时对较大样本(样本量几千)有若干补充。第四,为了进一步应用丰富的生存分析理论,探讨了该理论下的随机删失模型与接近工程实际的有替换定时截尾模型的转换工作。
【关键词】：数控机床 生存分析 似然理论 MTBF 置信水平
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659;TB114.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 引言9
• 1.2 本课题的来源、背景和目的9-10
• 1.2.1 课题来源9
• 1.2.2 课题背景9-10
• 1.2.3 课题目的10
• 1.3 本课题的研究历史与现状10-12
• 1.3.1 数控机床的发展历史与现状10
• 1.3.2 数控机床可靠性评估的现状10-12
• 1.3.3 似然方法的介绍12
• 1.3.4 生存分析方法的介绍12
• 1.4 论文的章节安排12-14
• 第2章 数控机床可靠性试验模拟方法14-28
• 2.1 可靠性基本概念14-15
• 2.1.1 可靠性指标14-15
• 2.1.2 威布尔分布介绍15
• 2.2 寿命试验15-18
• 2.2.1 寿命数据15-16
• 2.2.2 寿命试验16-17
• 2.2.3 定时截尾寿命试验17-18
• 2.2.4 随机截尾寿命试验18
• 2.3 数控机床可靠性试验运行机理18-19
• 2.4 定时截尾试验的matlab仿真19-27
• 2.4.1 不考虑维修时间的有替换定时截尾试验19-21
• 2.4.2 仿真实例21-22
• 2.4.3 考虑维修时间的有替换定时截尾试验22-24
• 2.4.4 仿真实例24-26
• 2.4.5 无替换定时截尾试验26-27
• 2.5 小结27-28
• 第3章 最大似然方法求MTBF估计28-39
• 3.1 (n,r,T)型方案下的最大似然估计强相合性28-30
• 3.1.1 (n,r,T)型方案下的最大似然估计~[42]28-29
• 3.1.2 条件＆29-30
• 3.1.3 最大似然估计的强相合性30
• 3.2 似然方法求点估计的仿真30-33
• 3.2.1 最大似然估计的点估计30-31
• 3.2.2 无替换定时截尾试验的模拟仿真31-32
• 3.2.3 仿真试验数据分析32-33
• 3.3 似然比方法求置信区间33-35
• 3.3.1 似然比方法的基本思想33-34
• 3.3.2 似然比方法求置信区间34
• 3.3.3 目前似然比方法求置信区间的不足34-35
• 3.4 有替换定时截尾试验的模拟仿真35-38
• 3.4.1 仿真试验与仿真试验数据35-36
• 3.4.2 仿真试验数据分析36-38
• 3.5 小结38-39
• 第4章 生存分析方法求MTBF估计39-55
• 4.1 乘积限估计39-43
• 4.1.1 乘积限估计的定义39-40
• 4.1.2 乘积限估计的性质40
• 4.1.3 乘积限估计的理论基础40-41
• 4.1.4 乘积限估计的计算41-43
• 4.2 平均寿命的估计43-47
• 4.2.1 平均寿命积分的发展44-46
• 4.2.2 平均寿命积分的例题演算46-47
• 4.3 数控机床模型与生存分析模型转换的探讨47-52
• 4.3.1 模型差异的研究47-48
• 4.3.2 求一台机床截尾时间C的分布G48-51
• 4.3.3 求n台机床截尾时间C的分布G51-52
• 4.3.4 十台机床截尾时间C的分布G的计算52
• 4.4 对 4.3 的再讨论52-54
• 4.5 小结54-55
• 第5章 似然方法与生存分析方法的比较55-60
• 5.1 MTBF的点估计55-57
• 5.1.1 极大似然方法求MTBF点估计55-56
• 5.1.2 乘积限估计求MTBF点估计56
• 5.1.3 两种点估计的比较分析56-57
• 5.2 MTBF的区间估计57-59
• 5.2.1 有替换定时截尾试验的模拟仿真57-59
• 5.2.2 仿真试验数据分析59
• 5.3 小结59-60
• 第6章 总结与展望60-62
• 6.1 全文总结60-61
• 6.2 研究展望61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文66-67
• 附录I 无替换定时截尾试验数据的仿真程序67
• 附录II 有替换定时截尾试验数据的仿真程序67-68
• 附录III 有替换定时截尾试验的最大似然估计68-69
• 附录IV 生存函数的乘积限估计69-72

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