基于灰色理论的电子设备寿命预测研究

基于灰色理论的电子设备寿命预测研究

李竞，慕晓冬，尹宗润，李毅，郑帅

(第二炮兵工程学院，陕西 西安 710025)

摘要：利用灰色GM(1,1)模型预测可以有效缩短电子设备寿命试验时间，传统建模方法常常会有较大误差，主要因为序列光滑度的改进及背景值的构造存在问题。本文提出一种方法，采用正弦处理建模序列，对背景值进行近似构造，最终建立相应的新陈代谢模型。实例表明改进后的GM(1,1)模型，具有更高的预测精度，可以在电子设备的试验中推广应用。 关键词：电子设备；序列光滑度；背景值；新陈代谢GM(1,1)模型

中图分类号：N941.5 文献标识码：A

Research of Lifetime Prediction of Electronic Equipment Based on Grey Theory

LI Jing，MU Xiao-dong，YIN Zong-run，LI Yi，ZHENG Shuai

(The Second Artillery Engineering College, ShanXi xi'an, 710025)

Abstract: Using grey GM(1,1) model to predict can effectively reduce the testing time of life on electronic equipment. There are always some big errors in ordinary way of building model. Primary reason is that it has some problems in sequence smooth degree and structuring background value. The paper advances a new method, using sin function to deal with sequence, structuring background value approximately, building corresponding metabolism model. It’s proved in example that the improved grey GM(1,1) model has better precision of forecasting, can be applied in electronic equipment experimentation.

Keywords: Electronic Equipment; Sequence Smooth Degree; Background Value; Metabolism GM(1,1) Model

1 引言

随着科学技术的不断发展，电子设备的可靠性越来越受到人们的关注，它决定了电子设备或系统工作持续时间的长短，因此可靠性已经成为了电子设备的一项重要性能指标。在各类可靠性检验方法中，截尾试验方法和加速寿命试验均可以实现对电子设备可靠性的分析，-但是由于所需的大量时间以及破坏性试验的不经济使这些方法在应用上具有一定的局限性。

作者在研究中发现，因为外界对试验系统影响小，系统稳定性好，试验数据外延性较强。对于电子设备可靠性方面的分析可以采用灰色系统理论和方法。在建模过程中，通过对现有失效行为序列的少量行为数据正弦处理，引入适当的缓冲算子，在背景值构造上进行近似构造，并建立相应的新陈代谢GM(1,1)模型能达到很好的预测效果，可以明显地缩短电子设备寿命的试验时间。

2 改进GM(1,1)模型

2.1 新陈代谢GM(1,1)模型

对于灰色理论中的GM(1,1)模型，有全数据GM(1,1)模型、新信息GM(1,1)模型和新陈代谢GM(1,1)模型。通过研究，新陈代谢模型无疑是其中模拟精度最好的。它首先构造出在现有数据序列基础上的GM(1,1)模型，对下一个数据进行预测，在得到预测值后将其加入建模序列，同时去掉原建模序列的第一个数据，用同样长度的新序列进行再建模，如此循环。此方法符合灰色系统的基本原理中的新信息优先原理，在新信息的作用下，建模序列更加符合当前实际的变化趋势，从而使模型的预测精度提高。

2.2 GM(1,1)模型的误差

无论那种GM(1,1)模型都会有其误差，影响其预测精度的因素主要有两个：建模序列的光滑度和背景值的构造。

对于建模序列光滑度的改进，目前方法比较多，笔者认为对建模序列首先进行正弦处理，可以有效地提高建模序列的光滑度，从而达到精确模型的效果。