考虑随机退化和信息融合的剩余寿命预测方法

针对性能退化过程服从Wiener过程的产品,运用贝叶斯统计推断法,提出了一种融合产品现场实测性能退化数据与同类产品常规退化试验信息、历史寿命信息的个体剩余寿命预测方法.建立了基于Wiener过程的产品剩余寿命模型;考虑到个体之间的性能退化差异性,假定Wiener过程参数服从随机分布模型,建立了个体现场实测退化数据下分布参数的贝叶斯估计模型,给出了超参数后验估计公式;分别建立了退化数据和寿命数据下的完全似然函数,构建了基于最大期望算法的超参数先验估计模型;通过实例分析验证了所提方法的正确性和优势,结果表明本方法可有效处理个体现场实测退化信息与同类产品先验信息之间的剩余寿命预测问题.     

面向一类混合退化装备RUL预测的平行仿真技术

针对一类带离散冲击的混合退化装备剩余寿命预测问题,研究了面向混合退化装备剩余寿命预测的平行仿真技术.提出以混合Wiener状态空间模型为基础仿真模型,以泊松冲击到达为模型选择判据,在实时退化数据驱动下,实现仿真模型在线选择,利用强跟踪滤波和期望最大化算法进行仿真模型数据同化和未知参数在线估计,从而实现仿真模型演化,提高仿真模型逼真度.在此基础上,实现了基于平行仿真的剩余寿命实时预测.利用某轴承性能退化数据对平行仿真方法进行了实例验证,仿真结果表明平行仿真方法能有效仿真轴承的性能退化过程,剩余寿命预测的不确定性小、精度高.      

基于状态空间的惯性测量组合剩余寿命在线预测

实时准确的剩余寿命预测能够为惯性测量组合的维护策略安排提供有效的决策支持。由于反映惯性测量组合退化状态的性能指标不能直接监测或直接测量带有噪声,因此需要构建状态空间模型预测惯性测量组合的剩余寿命。考虑到惯性测量组合的性能退化指标随时间呈现非线性特征,首先采用基于非线性漂移的Brown运动(Brownian motion,BM)建模其退化状态,然后基于构建的状态空间模型,利用期望最大化(expectation-maximization,EM)算法和Kalman滤波(Kalman filter)实时估计和更新退化状态和模型未知参数。并且将状态估计的分布函数引入剩余寿命的预测过程,近似得到了剩余寿命分布的解析形式,实现了剩余寿命的实时预测与更新。最后,对惯性测量组合的剩余寿命实时预测问题进行了实验分析,结果表明该方法具有较高的预测精度与较小的预测不确定性。     

基于多阶段退化建模的谐波减速器实时可靠性评估与寿命预测

谐波减速器是工业机器人的关键核心部件,其可靠性的实时评估和剩余寿命预测对于提升工业机器人的工作性能和健康监管具有重要意义.作为一种复杂的高精度机械部件,其退化过程表现出明显的多阶段性特点.因此,针对谐波减速器的退化特性,提出基于Gamma过程的多阶段退化模型对谐波减速器性能退化过程进行精确描述.首先,根据谐波减速器退化趋势的变化,进行多阶段退化过程的划分;然后采用历史性能指标数据,基于最大皮尔逊相关系数准则估计模型先验分布的超参数,建立基于Gamma过程的多阶段退化模型.在此基础上,针对在役设备的实际运行特点和工程现场中性能指标数据获取困难的问题,提出采用振动特征来建立高斯过程回归模型,对性能指标值进行精准预测以实现对退化模型后验分布参数的实时更新.最后在此基础上对谐波减速器进行实时可靠性评估和剩余寿命预测.通过对谐波减速器可靠性实验数据的分析表明,所提出的方法能够实现可靠性的实时评估,并且与单一阶段退化模型相比,该方法对剩余寿命的预测精度更高.     

基于GA-SVM算法永磁同步直线电机变载荷进给位置误差预测

针对永磁同步直线电机精密进给过程中,受到齿槽效应、端部效应及摩擦力扰动等非线性因素的影响,位置误差难以预测问题,提出了一种基于遗传算法(GA)优化支持向量机(SVM)算法永磁直线电机变载荷位置误差预测模型的方法。通过测量各种情况下永磁直线电机在运动过程中的位置变化情况,利用遗传算法优化支持向量机算法建立预测模型。该模型采用实验台运行的正弦轨迹数据为训练样本,三角波轨迹数据为测试样本。选取各种情形的正弦波轨迹数据和三角波轨迹数据进行仿真预测和验证。以各种情况的正弦波信号的指令位置、指令速度和电流作为模型的输入,以三角波信号的位置误差作为输出。结果表明,经过遗传算法优化支持向量机建立的位置误差预测模型,在拟合和预测精度上要优于未经过算法优化的位置误差预测模型。     

采用EEMD-KPCA处理的IHHO-LSSVM滚动轴承寿命预测模型

为提高滚动轴承剩余寿命预测精度,提出一种基于集合经验模态分解-核主成分分析(EEMD-KPCA)和改进的哈里斯鹰优化-最小二乘支持向量机(IHHO-LSSVM)的滚动轴承剩余寿命预测模型.首先,使用集合经验模态分解方法对原信号进行分解,根据相关系数和峭度值选取合适的本征模态函数进行重构;然后,提取时域、频域、小波包能量谱等指标,并用核主成分分析,选取累计贡献率大于85%的主成分作为轴承退化性能指标;建立最小二乘支持向量机寿命预测模型,针对模型参数,提出一种改进的哈里斯鹰优化算法,并在新算法基础上设计新的能量周期性递减调控机制.采用轴承全寿命实验数据进行验证,结果表明:该方法提取的轴承性能评估指标能够更全面地表征轴承性能退化情况,建立的模型具有良好的预测效果.     

基于GA-SVM算法永磁同步直线电机变载荷进给位置误差的预测

针对永磁同步直线电机精密进给过程中,受到齿槽效应、端部效应及摩擦力扰动等非线性因素的影响,位置误差难以预测问题,提出了一种基于遗传算法(GA)优化支持向量机(SVM)算法永磁直线电机变载荷位置误差预测模型的方法。通过测量各种情况下永磁直线电机在运动过程中的位置变化情况,利用遗传算法优化支持向量机算法建立预测模型。该模型采用实验台运行的正弦轨迹数据为训练样本,三角波轨迹数据为测试样本。选取各种情形的正弦波轨迹数据和三角波轨迹数据进行仿真预测和验证。以各种情况的正弦波信号的指令位置、指令速度和电流作为模型的输入,以三角波信号的位置误差作为输出。结果表明,经过遗传算法优化支持向量机建立的位置误差预测模型,在拟合和预测精度上要优于未经过算法优化的位置误差预测模型。     

考虑不确定测量的惯性平台剩余寿命自适应预测

针对现有剩余寿命预测方法未考虑测量误差引起的不确定性,且存在预测不确定性大的问题,提出了一种基于Wiener过程的退化过程建模方法,并将测量的不确定性考虑到剩余寿命预测中,推导出了剩余寿命的概率分布。为了实时更新模型参数,利用Kalman滤波算法实时估计Wiener过程中的漂移系数,并利用期望最大化算法实时估计其它相关参数。以某型号惯性平台的退化测量数据为例,进行了实验验证,结果表明,相比其它算法,文中算法能够降低剩余寿命预测的不确定性,提高预测精度。     

基于相关向量机的发动机剩余寿命预测

针对民航发动机寿命预测中监测参数较多筛选困难的问题,提出一种基于信息融合与相关向量机的发动机剩余寿命预测方法。首先通过核主元分析方法从发动机多维监测数据中提取退化特征信息;然后利用非线性模型将主元序列融合成反映发动机退化趋势的健康指数序列;最后采用相关向量机以历史失效数据为训练样本建立预测模型,对现有的发动机健康指数序列进行外推预测得到当前样本的寿命预测值。通过NASA Ames研究中心公开的涡轮风扇发动机仿真数据验证了该方法的有效性,其预测性能优于常用的支持向量机模型和过程神经网络模型。     

综合退化数据与寿命数据的某型电连接器寿命预测方法

针对基于寿命数据的预测方法效率不高的问题,在进行温、湿度双应力加速退化试验的基础上,研究了通过分析加速退化数据而进行寿命预测的途径.为了充分利用所收集的产品寿命数据来提高预测精度,提出了综合退化数据与寿命数据的寿命预测方法.分别使用Wiener过程、逆高斯分布和广义Eyring模型对产品性能的退化数据、少量寿命数据以及产品反应率进行建模,并建立了综合以上信息的可靠性模型.在此基础上,利用Markov Chain Monte Carlo仿真方法得到模型参数的点估计值,通过Bootstrap自助抽样法获得了模型参数的估计区间.结果表明,所提出的综合退化数据与寿命数据的方法可以提高寿命预测精度.     

Machinery Condition Prediction Based on Support Vector Machine Model with Wavelet Transform

Soft failure of mechanical equipment makes its performance drop gradually,which occupies a large proportion and has certain regularity. The performance can be evaluated and predicted through early state monitoring and data analysis. The vibration signal was modeled from the double row bearing,and wavelet transform and support vector machine model（ WT-SVM model） was constructed and trained for bearing degradation process prediction. Besides Hazen plotting position relationships was applied to describing the degradation trend distribution and a 95%confidence level based on t-distribution was given. The single SVM model and neural network（ NN） approach were also investigated as a comparison. Results indicate that the WT-SVM model outperforms the NN and single SVM models,and is feasible and effective in machinery condition prediction.     

采用自适应码流分配的高性能3D-SPIHT实时视频压缩算法

通过分析和比较基于树状结构的并行3D-SPIHT压缩算法以及标准算法中嵌入式码流的分布特点,给出了“自适应码流分配”改进方法,弥补了并行算法在码流分配单元中的不足,并利用DSP测试平台对改进算法进行了验证.仿真结果表明,改进算法重建图像的PSNR比原并行算法平均提高约0.4 dB,达到与标准3D-SPI-HT算法相当的视频图像压缩效果,编码速度也达到了大多数实时视频压缩系统的要求.     

基于实测数据的稀布阵雷达副瓣对消研究

米波稀布阵雷达是一种稀疏分布式数字雷达,文章结合其特点进行对消需求分析,并结合试验数据对干扰对消性能进行分析,实验表明采用干扰对消方法可成功完成综合脉冲孔径雷达对干扰源的抑制。但由于对消过程中权系数的计算需要对强相干的接收信号进行矩阵求逆,干扰对消对计算精度要求很高,同时在干扰幅度起伏严重的情况下准实时干扰对消性能存在损失,需脉冲重复周期内实时对消。     

Removal of disinfection by-product formation potentials by biologically assisted GAC treatment

The object of this paper is to evaluate the removal of disinfection by-products formation potential by artificially intensified biological activated carbon（BAC） process which is developed on the basis of traditional ozone granular activated carbon （GAC）. The results show that 23.1% of trihalomethane formation potential （THMFP） and 68% of haloacetic acid formation potential （HAAFP） can be removed by BAC, respectively. Under the same conditions, the removal rates of the same substances were 12.2% and 13-25% respectively only by GAC process. Compared with GAC, the high removal rates of the two formed potential substances were due to the increasing of bioactivity of the media and the synergistic capabilities of biological degradation cooperating with activated carbon adsorption of organic compounds. BAC process has some advantages such as long backwashing cycle time, low backwashing intensity and prolonged activated carbon lifetime, etc.     

基于反馈控制系统实时寿命预测的延寿策略研究

针对反馈控制系统性能因执行器隐含退化而无法满足控制任务时限要求的问题,提出了一种基于反馈系统实时寿命预测的动态矩阵控制(DMC)延寿方法.该方法首先基于Wiener和Poisson过程,建立了更加贴合执行器实际退化过程的复合模型;其次,通过分析执行器隐含退化对控制系统性能的影响给出了系统剩余寿命(RUL)的解析解,实现了系统RUL的实时快速预测;接着依据RUL的预测信息并结合DMC方法,通过在线针对性地对约束矩阵Q和R元素值的共同调整来延长系统的RUL,确保了控制任务时限性要求的目标达成;最后以双容水箱液位系统验证了本文方法的有效性,且较已有的LQR方法延寿效果和鲁棒性都更优.     

Parameter selection in time series prediction based on nu-support vector regression

The theory of nu-support vector regression (Nu-SVR) is employed in modeling time series variation for prediction. In order to avoid prediction performance degradation caused by improper parameters, the method of parallel multidimensional step search (PMSS) is proposed for users to select best parameters in training support vector machine to get a prediction model. A series of tests are performed to evaluate the modeling mechanism and prediction results indicate that Nu-SVR models can reflect the variation tendency of time series with low prediction error on both familiar and unfamiliar data. Statistical analysis is also employed to verify the optimization performance of PMSS algorithm and comparative results indicate that training error can take the minimum over the interval around planar data point corresponding to selected parameters. Moreover, the introduction of parallelization can remarkably speed up the optimizing procedure.     

一种基于灰关联分析法的语音激活检测算法

为在有色非高斯噪声背景下实时、有效地区分语音信号与各种背景噪声,提出了一种基于灰关联分析的语音激活检测(VAD)算法.该算法提取语音信号过零率、线性预测系数、倒谱系数和转移倒谱系数4种特征参数作为关联参数,通过跟踪语音与噪声灰关联度的变化确定判决门限,实现语音激活检测.仿真结果表明:该算法在无噪声背景中识别率为100%,在-5 dB噪声背景环境,识别率可达80%以上.此算法对有色非高斯背景噪声不敏感,而且计算简单、可靠性高,在语音激活检测中具有可行性.     

支持软件预取的缓存WCET分析

许多高性能嵌入式处理器都引入了多级缓存、硬件预取及软件预取等机制,为使支持软件预取的硬实时任务具有执行时间的可预测性,提出一种支持软件预取的缓存WCET分析方法. 该方法对多级缓存抽象解释模型进行了软件预取语义扩展,分析了软件预取对任务的最坏情况下性能和能耗的影响. 实验结果表明,该方法能够对支持软件预取的多级缓存行为进行有效分析;同时软件预取优化技术可使某些访存缺失较大的硬实时任务WCET平均减少22.9%,能耗平均降低24.1%.