一種基于最小二乘支持向量機的晶體諧振器貯存壽命預(yù)測方法
【專利摘要】一種基于最小二乘支持向量機的晶體諧振器貯存壽命預(yù)測方法，該方法有四大步驟：步驟一：分析晶體諧振器在長期貯存過程中退化機理，獲得主要退化機理對參數(shù)變化的影響，確定晶體諧振器的退化敏感參數(shù)；步驟二：設(shè)計并開展晶體諧振器加速貯存退化試驗，對選定的敏感參數(shù)進行測量，定期采集試驗數(shù)據(jù)；步驟三：利用最小二乘支持向量機理論處理試驗數(shù)據(jù)，建立在不同加速應(yīng)力水平下該敏感參數(shù)的退化模型；步驟四：建立正常應(yīng)力下的晶體諧振器參數(shù)退化模型，確定失效判據(jù)，預(yù)測晶體諧振器的貯存壽命。本發(fā)明解決了在預(yù)測晶體諧振器貯存壽命時遇到的小樣本、非線性等實際問題，簡化了計算的復(fù)雜性，提高了收斂速度和精度，具有較高的推廣價值。
【專利說明】一種基于最小二乘支持向量機的晶體諧振器貯存壽命預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種晶體諧振器的貯存壽命預(yù)測方法，它涉及到最小二乘支持向量機的理論及算法，屬于加速試驗評估【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]石英晶體諧振器是當前電子工業(yè)中應(yīng)用的關(guān)鍵元器件之一。石英晶體諧振器作為高精度、高穩(wěn)定度的振蕩源，是各類數(shù)字時序電路系統(tǒng)產(chǎn)生時鐘同步信號的最主要的方式，同時，它也是溫補晶振(TCX0)、晶體濾波器、諧振式傳感器的核心部件，應(yīng)用范圍廣，使用非常普遍。在電子設(shè)備貯存期間，其內(nèi)部的石英晶體諧振器易受到貯存環(huán)境的影響，從而發(fā)生性能退化或失效，石英晶體諧振器一旦出現(xiàn)失效，其所處的系統(tǒng)就會全部癱瘓，直接影響著武器的效能，因此，評估石英晶體諧振器的貯存壽命對電子元器件可靠性研究具有重要意義。
[0003]對于長壽命高可靠性的產(chǎn)品，往往難以在短期內(nèi)觀測到產(chǎn)品失效，基于產(chǎn)品性能退化數(shù)據(jù)分析產(chǎn)品可靠性成為一種有效途徑，加速退化試驗的方法應(yīng)運而生。處理退化數(shù)據(jù)時采用的方法通常有時間序列法、回歸分析法、灰色系統(tǒng)理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，然而這些方法都存在明顯的缺陷。時間序列法、回歸分析法都是依靠長周期、大樣本的數(shù)據(jù)來建立相應(yīng)的線性模型，灰色系統(tǒng)理論適合對平滑數(shù)據(jù)樣本進行擬合，但它們對小樣本、多維度、含有非線性關(guān)系的數(shù)據(jù)樣本預(yù)測效果較差；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有過分強調(diào)克服學(xué)習(xí)錯誤而泛化性能不強、網(wǎng)絡(luò)的最終權(quán)重受初始值影響大等不足，容易陷入局部極小點而得不到問題的最優(yōu)解，其預(yù)測效果還不是很令人滿意。
[0004]支持向量機(Support Vector Machine, SVM)是Vapnik等人提出的一種基于統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論的機器學(xué)習(xí)算法。該算法由于以風(fēng)險最小化原理為基礎(chǔ)，盡量提高泛化能力，不需要特定的先驗知識，能很好地解決小樣本、非線性、局部極小點等實際問題。最小二乘支持向量機(Least Squares Support Vector Machines,LS-SVM)是一種改進的支持向量機，它引入了最小二乘線性系統(tǒng)，將傳統(tǒng)支持向量機中的不等式約束改為等式約束，從而將二次規(guī)劃問題轉(zhuǎn)變成線性方程組的求解問題，簡化了計算的復(fù)雜性，提高了收斂速度和精度。
[0005]本發(fā)明利用最小二乘支持向量機的思想和方法，來解決晶體諧振器貯存壽命預(yù)測時如何進行建模及處理試驗數(shù)據(jù)的問題，提高了預(yù)測精度和運算效率，具有較好的可行性和推廣價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種基于最小二乘支持向量機的晶體諧振器貯存壽命預(yù)測方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中上述各方法在處理加速退化試驗數(shù)據(jù)時存在的缺陷，能夠更加快捷、精確地進行晶體諧振器的貯存壽命預(yù)測。
[0007]本發(fā)明所研究的晶體諧振器性能退化過程須進行如下假設(shè):[0008]假設(shè)I晶體諧振器的性能退化過程具有單調(diào)性，即性能退化的總體趨勢不可逆。
[0009]假設(shè)2加速退化過程中晶體諧振器的失效機理不發(fā)生改變。
[0010]基于上述假設(shè)，本發(fā)明提出一種基于最小二乘支持向量機的晶體諧振器貯存壽命預(yù)測方法，該方法的技術(shù)流程如附圖1所示，具體步驟如下:
[0011]步驟一:分析晶體諧振器在長期貯存過程中退化機理，獲得主要退化機理對參數(shù)變化的影響，確定晶體諧振器的退化敏感參數(shù)。
[0012]步驟二:設(shè)計并開展晶體諧振器加速貯存退化試驗，對選定的敏感參數(shù)進行測量，定期采集試驗數(shù)據(jù)。
[0013]步驟三:利用最小二乘支持向量機理論處理試驗數(shù)據(jù)，建立在不同加速應(yīng)力水平下該敏感參數(shù)的退化模型。
[0014]步驟四:建立正常應(yīng)力下的晶體諧振器參數(shù)退化模型，確定失效判據(jù)，預(yù)測晶體諧振器的忙存壽命。
[0015]其中，步驟一所述的“確定晶體諧振器的退化敏感參數(shù)”，其具體實現(xiàn)過程如下:
[0016]收集并分析晶體諧振器在長期貯存環(huán)境下的退化機理，通過簡單的摸底試驗獲得晶體諧振器主要性能參數(shù)的變化趨勢，確定其主要退化機理對性能參數(shù)變化的影響，從中選出最具有分析價值的參數(shù)，作為退化敏感參數(shù)，并以此進行建模。
[0017]其中，步驟三所述的“利用最小二乘支持向量機理論處理試驗數(shù)據(jù)，建立在不同加速應(yīng)力水平下該敏感參數(shù)的退化模型”其具體實現(xiàn)過程如下:
[0018]確定晶體諧振器退化敏感參數(shù)后，根據(jù)該敏感參數(shù)的退化規(guī)律，假設(shè)回歸估計函數(shù)為:
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種基于最小二乘支持向量機的晶體諧振器貯存壽命預(yù)測方法，其特征在于:該方法具體步驟如下: 步驟一:分析晶體諧振器在長期貯存過程中退化機理，獲得主要退化機理對參數(shù)變化的影響，確定晶體諧振器的退化敏感參數(shù)； 步驟二:設(shè)計并開展晶體諧振器加速貯存退化試驗，對選定的敏感參數(shù)進行測量，定期采集試驗數(shù)據(jù)； 步驟三:利用最小二乘支持向量機理論處理試驗數(shù)據(jù)，建立在不同加速應(yīng)力水平下該敏感參數(shù)的退化模型； 步驟四:建立正常應(yīng)力下的晶體諧振器參數(shù)退化模型，確定失效判據(jù)，預(yù)測晶體諧振器的貯存壽命。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于最小二乘支持向量機的晶體諧振器貯存壽命預(yù)測方法，其特征在于:步驟一中所述的“確定晶體諧振器的退化敏感參數(shù)”，其具體實現(xiàn)過程如下:收集并分析晶體諧振器在長期貯存環(huán)境下的退化機理，通過簡單的摸底試驗獲得晶體諧振器主要性能參數(shù) 的變化趨勢，確定其主要退化機理對性能參數(shù)變化的影響，從中選出最具有分析價值的參數(shù)，作為退化敏感參數(shù)，并以此進行建模。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于最小二乘支持向量機的晶體諧振器貯存壽命預(yù)測方法，其特征在于:步驟三中所述的“利用最小二乘支持向量機理論處理試驗數(shù)據(jù)，建立在不同加速應(yīng)力水平下該敏感參數(shù)的退化模型”，其具體實現(xiàn)過程如下: 確定晶體諧振器退化敏感參數(shù)后，根據(jù)該敏感參數(shù)的退化規(guī)律，假設(shè)回歸估計函數(shù)為:
【文檔編號】G01R31/00GK103472340SQ201310446379
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】高成, 崔嵬, 王香芬, 張承 申請人:北京航空航天大學(xué)