航空发动机转子轴承运行可靠性评估方法

为了提高少失效或零失效数据条件下的航空发动机轴承运行可靠性评估精度和可信性,提出了一种基于比例协变量模型(PCM)和Logistic回归模型(LRM)混合的可靠性评估方法。首先对轴承运行过程中的监测数据进行信号分析,提取状态特征指标,结合失效阈值确定设备状态,利用LRM先求解轴承的初始可靠性,进一步求解出轴承的初始故障率和基本协变量函数;然后与PCM相结合,通过响应协变量和基本协变量函数对系统故障率函数进行不断更新,动态揭示状态监测数据与可靠性的映射关系;最后利用更新后的故障率函数对航空发动机轴承进行运行可靠性评估。试验结果表明:该方法不需要人为确定基本协变量函数,避免了主观选择差异带入的估计偏差,所确定的寿命误差在5%以内,为少失效或无失效条件下的运行可靠性评估提供了一种新的手段。     

基于贝叶斯Cox分段指数模型的烧伤感染时间分析

研究在右删失数据下,基于贝叶斯分段指数模型的Cox回归.在删失数据下建立Cox比例风险模型,估计出协变量对感兴趣事件的影响程度.对于Cox模型中基准风险函数,这里采用分段指数方法.对基准风险函数所在区间分段,在每一段上用指数估计基准风险函数,又运用了贝叶斯的方法,对基准风险函数中的参数进行贝叶斯估计,得到更合理的估计结果.最后将该方法应用于烧伤病人的实际数据中,所得结果对烧伤后的治疗具重大实际意义.     

竖直方向弹性约束悬臂梁的固有频率分析

针对固定端部竖直方向为弹性约束的悬臂梁结构进行了模态分析.用欧拉-伯努利梁模型,推导出前3阶固有频率方程和振型函数.针对不同刚度,采用数值方法求解固有频率方程,得到固有频率随约束刚度变化的关系曲线.运用最小二乘法对该曲线进行函数拟合.以不同尺度梁为例,通过有限元方法对该拟合函数的正确性进行了验证,其误差小于2%.应用该函数,通过固有频率对端部刚度进行识别,其误差小于6%.     

基于代理模型的汽车乘员约束系统性能优化

针对汽车碰撞乘员约束系统优化设计中多参数和非线性问题,提出了基于径向基函数代理模型的优化设计方法,通过LS-DYNA分析软件建立正面碰撞乘员约束系统的仿真模型并对其进行验证.基于该模型选取对响应影响较大的设计变量作为优化变量,在LS-OPT中选择径向基函数构建代理模型,采用空间填充试验方法进行试验设计,运用自适应模拟退火算法进行优化求解.优化结果表明:人体综合损伤WIC值相比初始设计值降低了28.2%,实现了对设计目标的优化.     

基于健康指数的设备运行状态评价与预测

设备综合健康状态评价对提高制造系统的稳定性具有重要意义,文章以特征参数作为失效依据,建立了设备多特征参数运行状态评价模型,阐述了设备健康指数的内涵,通过对健康指数的定量表征评判设备综合运行状态的优劣;在此基础上,运用高斯-牛顿迭代法建立时间与设备健康指数之间的非线性映射关系模型,求解并预测设备的健康状态以及维护时间节点。最后通过实例验证了该方法的可行性与有效性。     

基于综合故障率的配电网实时风险评估

针对现有故障率计算模型不能同时兼顾设备运行状态和网架结构对设备故障率的影响,以及配电网的风险评估模型不能有效反映设备的实时状态等问题,提出了一种基于综合故障率的配电网实时风险评估方法.该方法考虑了主要故障因素之间的协同作用,对原有的状态评价模型进行改进,将计算准确的设备故障率代入基于健康指数的实时故障率模型中,拟合得到待定系数,根据在线监测数据计算设备在渐变性因素影响下的故障率,根据待评估配电设备所处环境突发性因素的实时强度、装备水平和网架结构水平,计算突发性潜在故障率和综合故障率.采用馈线分区的方法计算各负荷点的实时停电概率和停电风险,并通过广州地区的实例分析找到了配电设备和负荷点的薄弱环节.     

利用设备响应状态信息的运行可靠性评估

为了保障关键设备的运行安全可靠,以克服经典的可靠性分析方法难以评估单台运行设备可靠性的不足,提出了一种利用设备响应状态信息的运行可靠性评估方法.该方法利用设备响应状态信息,应用小波包分析和距离评估技术,提取并优选反映设备运行状态的敏感特征指标,然后结合比例协变量模型,给出基本响应协变量函数的定量计算方法,从而建立了设备的可靠性评估模型,实现了设备的运行可靠性评估.该方法通过特征优选将敏感响应协变量特征指标引入到设备可靠性评估中,实现了基本响应协变量函数的准确定量计算及设备运行可靠性的有效评估.将该方法应用到数控机床刀具的可靠性分析中,有效地评估了数控机床刀具的运行可靠性,并验证了提出方法的合理性和有效性.     

基于蚁群算法的肿瘤驱动通路搜索方法研究

肿瘤的发生和发展主要是由基因突变的累积导致细胞信号通路调控紊乱而引起的.将通路中基因集的两个特性——高覆盖性和高排他性,与基因协变量相结合,提出了一种基于蚁群优化算法的驱动通路搜索方法.旨在基因突变数据及基因协变量数据的基础上,搜索满足高覆盖性和高排他性的通路基因集,从而识别致癌的驱动通路.首先,通过对基因表达水平、复制时间和染色体状态3个基因协变量相互的关联性,以及它们与基因突变频率的相关性进行分析,选择复制时间作为影响基因突变频率的权重协变量.然后,将权重协变量与现有方法结合,构造了一个新的最大权重子矩阵函数作为组合优化问题的目标函数.为克服该优化问题的NP难题,采用蚁群优化算法求解.应用该方法在肺腺癌的突变数据上进行了分析与验证.结果证明,该方法不仅比现有方法找到了更多在已证实通路中的癌基因,而且其中包含多个互斥性显著的基因对,证明了方法的有效性.     

综合考虑检修策略和设备健康指数的配电网可靠性评估

针对配电网传统可靠性评估方法未充分考虑设备的差异性、时效性等缺陷,提出了一种综合考虑检修策略和设备健康指数的配电网可靠性评估方法,以合理评估配电网的可靠性,从而为配电网的规划和检修安排提供依据.首先基于logistic回归模型计算设备的健康指数,根据健康指数和故障率的关系曲线计算设备的故障率、可用率和不可用率;然后基于最小路法与故障枚举法,枚举配电网的可行运行方案与故障状态;最后利用设备故障率与负荷点负荷信息,计算系统整体的故障概率和故障后果,从而获得配电网的可靠性指标.对中国南方某地区10 kV实际电网进行仿真分析,验证了所提方法的有效性.     

删失数据下事件持续时间多因素生存分析模型

交通事件持续时间是事故管理研究中最重要的指数之一,应用半参数比例风险模型和参数加速失效模型分析了多因素事件持续时间及其危险因子之间的关系.利用浙江省某高速公路3年内采集的事件数据,通过对交通事件各状态概率分布函数的显著性分析,比较了比例风险模型和加速失效模型对协变量选择及生存率对共同协变量的敏感性.基于Cox比例风险模型和对数罗吉斯蒂加速失效模型的参数估计表明,有6个显著性的协变量入选各自估计的生存函数,包括报警时段、事故类型、报警方式、占用车道数、受伤人数和当场亡人.对于最显著示性变量(当场亡人),持续时间生存概率估计曲线表明,加速失效模型对于该变量更敏感,且Cox比例风险模型更适合于短时持续时间的预测.此外,生存模型可以基于事故报告信息预测持续时间大小的概率,有益于事故预后措施的实施及为紧急救援提供决策参考.     

Consistency of the estimator of cumulative hazard function in estimated pseudo-partial-likelihood approach

For multivariate failure time with auxiliary covariate information, an estimated pseudo-partial-likelihood estimator under the marginal hazard model with distinguishable baseline hazard has been proposed. However, the asymptotic properties of the corresponding estimated cumulative hazard function have not been studied. In this paper, based on counting process martingale, we use the continuous mapping theorem and Lenglart inequality and prove the consistency of the estimated cumulative hazard function in estimated pseudo-partial-likelihood approach.     

关于Frailty模型可靠度的界

在生存分析领域,用于处理不能观察到的协变量的Frailty模型得到了广泛应用.论文首先研究Frailty模型中高风险群体和总体的各自生存函数的界.其次,给出当基本生存函数被错误地假定具有常数失效率时,总体生存函数最大误差的上界.最后,考虑用相对累积风险对具有不同基本生存函数但Frailty变量同分布的两个Frailty模型,并进行比较.     

设备故障过程的建模与仿真研究

由于设备劣化是一个随机过程,维修计划制定主要依据维修工程师的经验或厂家说明书,从而导致维修不足和维修过剩的问题。为了解决这一问题,首先应用故障记录数据和检查数据,建立了缺陷发生为泊松过程,检查完全情况下的时间延迟模型。其次建立设备故障发生过程的计算机模拟仿真系统,仿真结果证实了所建时间延迟模型的正确性。故障建模与仿真系统,不仅能直观显示设备故障过程,揭示故障机理;而且能解决故障记录缺乏下验证故障模型正确性的难题。同时,故障过程模型为维修计划制定提供了科学决策依据。     

竞争失效下多元退化建模的航空发动机可靠性分析

为了解决航空发动机的竞争失效下多元退化系统可靠性评估问题,提出一种多元退化失效和突发失效之间相关竞争失效的可靠性评估方法.以具有随机效应的非线性Wiener过程与Gamma过程描述退化失效过程,选择合适的Copula函数对多元退化失效相关性进行建模,通过马尔科夫链蒙特卡洛方法进行多元退化系统相关失效模型参数估计;引入Weibull分布描述突发失效时间,采用比例危险模型构建关于性能退化量的突发失效率函数,利用两步极大似然估计法识别模型参数.结合航空发动机的性能退化数据实现了竞争失效下多元退化系统可靠性评估,通过分析结果验证了模型的有效性与准确性.     

Immune Clone Maximum Likelihood Estimation of Improved Non-homogeneous Poisson Process Model Parameters

Aiming at the solving problem of improved nonhomogeneous Poisson process（ NHPP） model in engineering application,the immune clone maximum likelihood estimation（ MLE）method for solving model parameters was proposed. The minimum negative log-likelihood function was used as the objective function to optimize instead of using iterative method to solve complex system of equations,and the problem of parameter estimation of improved NHPP model was solved by immune clone algorithm. And the interval estimation of reliability indices was given by using fisher information matrix method and delta method. An example of failure truncated data from multiple numerical control（ NC） machine tools was taken to prove the method. and the results show that the algorithm has a higher convergence rate and computational accuracy, which demonstrates the feasibility of the method.     

支持向量机在装备保障链需求预测中的应用研究

准确的需求预测是装备保障链敏捷运行的重要条件.针对装备保障链需求预测过程中,需求不确定、样本数量较少的实际情况,采用了一种新的预测方法--支持向量机.该方法基于统计学习理论的原理,较好地解决了小样本、非线性的学习问题.建立了装备保障链需求预测的支持向量机模型.并以某物资的需求预测为例进行实例验证,计算结果表明,这种方法比传统的方法有更好的预测精度.     

基于多目标遗传算法的热定型工艺参数优化设计

为了解决染整后整理中热定型工艺参数难以定量设计的关键技术难题,将工艺参数优化设计问题视为以成品门幅、克重与客户要求的相应值的绝对误差最小为目标函数,温度、车速、超喂率和上机门幅为优化变量,以根据实际情况中各优化变量的取值范围为约束条件的多目标优化问题。建立多目标优化模型,并基于该模型采用多目标遗传算法,实现了热定型参数精确定量设计。用该方法得到的工艺参数加工弹力布,生产成品的克重、门幅与用户要求指标的偏差小于1%,完全可以满足实际生产要求。     

求解共轭齿形的轮转曲线等距偏移法

针对传统共轭齿形求解方法无法解决奇异点的问题,提出轮转曲线等距偏移法。分析了共轭曲线的等距偏移特性,推导出轮转曲线等距偏移线方程,基于该方程进行了圆弧齿廓的共轭齿形计算;采用圆弧逼近方式,以轮转曲线等距偏移线族求解任意齿廓的共轭齿形,并以含齿顶尖点的渐开线齿廓曲线为例进行共轭齿形计算;讨论了该方法的原理性误差,优化了该方法的求解精度。计算验证表明:相比于传统共轭齿形求解方法,轮转曲线等距偏移法能解决奇异点问题,且无需求解啮合方程,在齿廓曲线曲率半径变化率较小且存在奇异点时,用该方法求解共轭齿形优势明显。     

基于蒙特卡洛改进算法的地铁电力系统可靠性评估

在分析电力系统可靠性评估基本方法的基础上,考虑到地铁电力系统故障率较低,故障状态枚举方法难以获得精确的随机状态,以及设备单元的故障信息无法通过直接抽样获取,故使用正态分布描述地铁电力系统设备单元发生故障的实际过程,提出了改进的蒙特卡洛非序贯仿真算法,并给出其求解过程,构建了地铁电力系统的结构模型、Petri网模型和可靠性评估指标,最后以南京地铁一号线电力系统设备单元初始参数为计算数据,所得结果较传统计算方法更为准确,同时能够模拟故障维修时间以及区分不同故障类型.