基于时变状态转移隐半马尔科夫模型的寿命预测

隐半马尔科夫模型在进行系统状态估计及寿命预测时,其状态转移概率矩阵是固定值,得到的剩余寿命预测值呈阶梯状变化,与系统的实际剩余寿命值之间存在着较大的误差.针对上述问题,提出了具有时变状态转移概率矩阵的隐半马尔科夫模型,根据系统的3种典型退化状态分析,给出3种不同的状态转移系数.与初始状态转移矩阵相结合,得到随时间变化的状态转移矩阵.提高系统在当前健康状态下的剩余持续时间估计精度,最终得到更为准确的总体剩余寿命预测值.结果表明,基于时变状态转移概率矩阵的隐半马尔科夫模型相比传统的隐半马尔科夫模型,可显著提高剩余寿命预测的准确性.     

基于灰色-马尔科夫模型的桥梁运行状况预测

为预测桥梁的实际运行状况,以在役159座桥梁实测数据为依托工程,基于灰色-马尔科夫模型与最小二乘法曲线拟合的相关原理,建立桥梁预测模型,并与实际状况数据对比分析。结果表明:灰色-马尔科夫模型预测结果与实测结果相对误差小于2%,结果满足工程需求,其研究成果可为在役桥梁技术状况评定提供参考。     

基于马尔科夫链模型的网络链路权重评价方法

网络链路权重评价是网络运维管理的重要依据?将马尔科夫链的转移概率引入到网络链路权重评价中,从概率的角度来衡量相邻节点的可达性;充分考虑链路?节点的故障性,将网络中任意两相邻节点的通信过程近似为马尔科夫过程,基于此,提出了基于马尔科夫链模型的网络链路权重评价方法?根据网络的关联矩阵得到1步概率转移矩阵,进而求得网络的多步马尔科夫转移概率矩阵,直至所有节点概率可达,通过累加相邻节点间概率来衡量链路可达性?通过算例分别分析了串联网络?桥式网络和复杂网络的链路权重评价问题?分析表明,该方法不仅能准确评价网络链路的权重,而且还解决了删边或缩边方法难以分析串联网络的问题,具有计算量小?易编程实现的特点?     

部分未知转移概率的马尔科夫跳跃线性系统稳定性分析

该文主要研究了部分未知转移概率的马尔科夫跳跃线性系统的稳定性问题.通过利用连续时间马尔科夫跳跃线性系统转移矩阵行和为零的性质,获得了基于线性矩阵不等式的带有部分转移概率未知的连续时间马尔科夫跳跃线性系统的稳定的充分条件.给出的仿真算例验证了此方法的有效性.     

基于马尔科夫链的MOOC计算思维学习规模的预测

利用中国大学MOOC平台数据,统计从2012—2018年的计算思维课程修学人数,建立马尔科夫链模型。确定学习规模变化的平稳S、增长G和减少R等3个状态,设定变化概率的计算公式,明确变化概率的值与状态的对应关系,并据此确定一次转移矩阵。根据预测数据的特点,比较估算状态转移概率矩阵的多种求解方法,选择二次规划法求解状态转移概率矩阵。引入最小二乘法的思想,将各个概率非负以及行和为1的条件加入模型中。在Matlab中实现了状态转移概率矩阵的求解过程。依据状态转移概率矩阵预测MOOC计算思维课程的学生规模,进行了模型检验。结果表明,建立的马尔科夫链模型可以预测中国大学MOOC计算思维课程规模的变化趋势,对未来发展规模的预测结果进行了分析。     

多状态多阶段任务系统的可靠度理论计算方法

多状态多阶段任务系统常见于关键性系统，其可靠性要求较高而其可靠度计算又相对困难.为实现该类系统可靠度的精准预测，研究了部件劣化符合马尔科夫过程的多状态多阶段任务系统的可靠度理论计算方法.首先，基于工作效率与需求的关系对该类系统可靠度进行了界定.其次，依据条件概率理论，建立了多阶段任务系统任务成功完成的概率公式.基于此，根据部件劣化的马尔科夫性及部件状态的跨阶段依赖性，推导了多状态多阶段任务系统的可靠度理论计算方法，并提出一种快速穷举部件状态组合的方法用于提高该计算方法的计算效率.最后，通过与蒙特卡罗模拟方法对比，验证了推导的可靠度理论计算方法的准确性与计算的有效性.     

指数平滑结合条件Markov预测模型研究——基于新疆货运量预测

建立了一个时间序列预测模型。以三次指数平滑模型为基本预测模型,并基于马尔科夫链定义了误差修正模型--条件马尔科夫链。条件马尔科夫链的特点在于将传统马尔科夫链中的一步状态转移概率矩阵变成条件一步状态转移概率矩阵,即在条件马尔科夫链的状态转移概率矩阵中,每个元素的意义为:在已知t-1时刻的状态下,t时刻的状态转向t+1时刻状态的概率:即P{(E_t→E_(t+1))/E_(t-1)}。在文章中以新疆货运量为实验对象,通过对新疆货运量这一指标用三次指数平滑模型,用三次指数平滑模型结合马尔科夫链和三次指数平滑模型结合条件马尔科夫链三个模型进行预测,结果显示,经过条件马尔科夫链修正后的预测结果误差最小,证明文中模型可以有效提高预测精度。     

基于小波包变换和峰式马尔科夫链的风速短期预测

利用小波包的信号分析特性及峰式马尔科夫链的非稳态数据预测特性,提出一种新型风速短期预测方法。该方法对历史风速数据进行小波包分解,利用峰式马尔科夫链对小波包系数进行统计,分别得到小波包系数上升转移概率矩阵和下降转移概率矩阵,并由此得到下一时刻的小波包预测系数,将小波包系数进行重构可得到预测的风速。该文模型与其他模型的预测结果对比表明,该方法具有较高精度。     

基于应力释放法的在役组合钢桥承载力评定

为了提高在役钢桥承载力评定的准确性，针对在役钢桥受力特点，提出基于应力释放法的在役钢桥承载力评估方法。采用应力释放法获得恒载状态钢桥部分杆件实际应力，结合实测材料力学参数，通过全桥结构仿真建模分析，外推全桥构件恒载应力分布状态，从而得到桥梁的真实承载能力，同时给出了评定步骤和工程实例。实桥应用表明，以应力释放法为主的钢桥承载力评定方法，理论依据充分，评定精度高，易于实施，可广泛应用于同类桥梁的评估。     

在役桥梁全过程FNM风险概率估计法

基于时变可靠度理论,考虑三级工作模式,提出在役桥梁全过程FNM (Finite element-Neural network-Monte-Carlo simulation) 风险概率估计法。在风险识别的基础上,通过蒙特罗抽样获得桥梁使用周期内某一时间的n组风险因素随机样本。n为蒙特卡罗法模拟所需样本数的经验下限。设神经网络训练所需样本数的经验上限为N,通过有限元计算获得此N组样本。剩余n-N组样本由神经网络模型获得。由此即可得到蒙特卡罗法模拟所需的n组样本。实桥算例以一座运营了8年、主跨80m的吊杆砼拱桥为对象,预测了该结构的承载力和风险概率。算例分析表明,该方法科学合理、简便有效,能为在役桥梁的加固决策提供参考依据。     

桥梁承载能力状态评估的模糊神经网络推理方法

在综合现有的状态评估理论方法的基础上,提出了基于层次分析的承载能力状态评估模型.结合模糊理论和神经网络技术,建立了一套基于监测信息输入的模糊神经网络推理系统框架,并利用模糊规则生成的规则库作为神经网络训练和学习的样本.利用实例验证了采用此智能评估技术进行承载能力状态评估的可行性和实用性.     

横向联系损伤的既有T梁桥安全性分析

以一座既有钢筋混凝土简支T梁桥为例,分析采用不同横向联系模拟方式时有限元理论挠度与静载试验实测值之间的相符性,并采用直接概率分析法计算结构可靠指标,研究模型拟合程度对桥梁安全评价结果的影响,提出了荷载试验和可靠度理论综合评估方法,采用以实测值标定的理论模型进行结构可靠性分析,保证了基本随机变量统计参数的准确,实现存在横向联系损伤的T梁桥承载能力的正确判断。     

旧桥承载力模糊贴近度综合评判法

利用模糊数学等级评定的一种决策方法——贴近度分析法，结合模糊综合评判探讨了旧桥承载能力等级评定。这种方法是在对桥梁属于哪个等级的半模糊评定中，考虑2个模糊等级的靠近程度，从而获得合理的旧桥承载力等级评定结果。将这个评定过程与原有的最大隶属度法进行比较，可以看出贴近度分析法在一定程度上大大改善了最大隶属度原则带来的评判误差，避免了最大隶属度原则失效产生的不合理结果，使得旧桥承载能力等级模糊综合评判结果更贴近工程实际。     

大跨径拱桥极限承载力

针对大跨径拱桥具有比弹性理论方法计算出的结果高得多的承载力问题,在分析拱桥极限承载力常用方法的基础上,根据拱桥结构具有形成"四铰"所必须的塑性条件,在达到四铰破坏以前,结构满足纵向和横向的压屈稳定条件,拱轴截面受压区极限应力图形可换算为矩形应力图形等基本假定,以四铰破坏为条件,推导出逐次逼近法计算大跨径拱桥的承载力计算公式,为大跨径拱桥的设计与施工提供了一定的理论依据。     

基于模糊综合评判和层次分析法的桥梁安全性评估

根据钢筋混凝土梁桥的受力特点建立了钢筋混凝土梁桥安全性评价模型，结合层次分析法确定各影响因素的权重，用“加权平均型”模糊综合评定方法评定桥梁的安全性等级．该评定方法能够较好地反映在役钢筋混凝土梁桥的安全性状况，可以为桥梁结构的维修加固提供决策依据，评价结果简单直观．     

基于改进响应面法的在役PC桥梁承载力可靠性

提出改进响应面法研究在役PC桥梁承载力可靠性问题。利用神经网络模型拟合功能函数,采用JC法计算出桥梁结构构件的可靠指标,并进行了可靠性分析。工程实例分析表明：该方法建立的神经网络模型能够显示化表示复杂的桥梁承载力功能函数;随着使用年限的增长,桥梁上部结构的可靠指标计算值逐渐减小,说明上部结构抗力出现衰减;应用改进响应面法对在役PC桥梁承载力的可靠性计算是可行的。     

喷射混凝土在梁桥加固中的应用

针对某地对现有梁桥采用喷射混凝土加固处理,研究了锚喷加固后的效果,并对采用不同加固方案加固后桥梁的挠度、纵横向应变进行了对比研究.发现喷射混凝土加固的效果明显,采用将梁底锚喷层沿桥纵向做成3块单向板的加固方案加固的桥梁,不仅能增强各主梁横向联系,改善荷载横向分布状况,还能有效的降低横向应变.结果表明,喷射混凝土加固的梁桥具有很高的强度,使该桥的使用功能得到提高.     

基于模糊层次分析的桥梁状态综合评价方法研究

针对传统的层次分析法中专家评判构造判断矩阵主观性缺陷,提出了一种考虑评判模糊性的桥梁结构状态综合评价方法。在明确模糊评价的基本理论的基础上,给出了以三角模糊数代替传统的评判标度的因素权重计算方法,结合桥梁状态评价需求提出了模糊数层次分析法综合评价桥梁状态流程及实施步骤。以所提出的方法对一钢筋混凝土桥梁结构进行了以状态感知结果为依据的状态评价,结果表明,所提方法不仅能够更好的反映桥梁评价中的模糊性和不确定性、权重可很好地表达专家评判的意见,而且可较为全面地考虑影响桥梁结构状态的主要因素,反映桥梁的综合状况。     

基于层次分析法的在役RC桥梁耐久性评估

将层次分析法(AHP)应用于评估中,以在役钢筋混凝土桥梁(RC桥梁)耐久性为评估目标,确定以钢筋锈蚀、混凝土碳化、氯离子侵蚀、混凝土最大裂缝宽度、混凝土质量和混凝土损伤为评估指标,建立了评估模型。通过对比判断矩阵确定耐久性指标权重并进行修正,实现了不同桥梁由于各指标不同损伤程度而在评估时采用不同权重。运用变权模糊综合评估原理进行了在役钢筋混凝土桥梁上部结构的耐久性评估。结果表明,基于AHP的在役RC桥梁耐久性评估,能根据桥梁状况定量评价桥梁上部结构的耐久性。