统计模式识别和自回归滑动平均模型在 设备剩余寿命预测中的应用

为了对设备预知性维护研究提供支持,采用统计模式识别（SPR）方法对设备进行性能评估,获取设备健康指标;再运用自回归滑动平均模型（ARMA）对设备剩余寿命进行预测,建立了基于设备健康状况的设备剩余寿命预测模型.对生产过程中刀具加工设备寿命预测进行分析和验证结果表明,该设备评估和预测方法是有效且实用的.     

基于互信息的主成分分析结合支持向量回归的滚动轴承剩余寿命预测研究

滚动轴承作为旋转机械设备中的关键部件,影响着设备的可靠性运行。为了智能开展设备维护工作,提高设备的运转效率,提出一种基于互信息（mutual information,MI）的主成分分析（principal component analysis,PCA）（MI-PCA）结合支持向量回归（support vector regression,SVR）的滚动轴承剩余寿命预测方法。首先利用小波包降噪算法剔除原始振动信号中的异常数据点和噪声,并基于降噪数据提取其时域、频域和时频域特征;然后结合特征与剩余寿命的互信息值进行特征筛选,再通过PCA降维算法获得可表征轴承退化状态的敏感特征,用于SVR的输入;最后构建并训练SVR剩余寿命预测模型,并将其应用于滚动轴承全寿命试验数据。试验结果表明与基于MI和基于PCA的SVR回归预测模型（MI-SVR模型、PCA-SVR模型）相比,基于MI-PCA的SVR模型具有更高的预测精度（预测精度可达97%）,能够实现滚动轴承剩余寿命的精准预测,为开展及时有效的设备维护工作提供了决策依据。     

锂离子电池剩余寿命间接预测方法简

针对锂离子电池在线剩余寿命预测时容量难以直接测量以及预测表达的不确定性等问题,提出一种利用锂离子电池充放电监测参数构建剩余寿命预测健康因子的方法框架,实现了锂电池健康状态的表征,同时利用高斯过程回归（Gaussian process regression,GPR）方法给出剩余寿命预测的不确定性区间,从而构建了锂离子电池在线剩余寿命预测的方法体系。基于NASA锂离子电池数据集和卫星锂离子试验数据的剩余寿命预测验证和评估实验,表明本文提出的方法框架可以很好地支撑电池在线剩余寿命预测的应用,具备较好的电池剩余寿命预测精度和不确定性管理能力。     

锂离子电池剩余寿命间接预测方法

针对锂离子电池在线剩余寿命预测时容量难以直接测量以及预测表达的不确定性等问题,提出一种利用锂离子电池充放电监测参数构建剩余寿命预测健康因子的方法框架,实现了锂电池健康状态的表征,同时利用高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)方法给出剩余寿命预测的不确定性区间,从而构建了锂离子电池在线剩余寿命预测的方法体系。基于NASA锂离子电池数据集和卫星锂离子试验数据的剩余寿命预测验证和评估实验,表明本文提出的方法框架可以很好地支撑电池在线剩余寿命预测的应用,具备较好的电池剩余寿命预测精度和不确定性管理能力。     

基于局部敏感哈希 双层随机森林的燃气轮机剩余使用寿命预测

针对燃气轮机剩余使用寿命预测中监测数据信息利用不够充分、退化过程难以表示、预测精度低等问题,提出了一种基于局部敏感哈希-双层随机森林的燃气轮机剩余使用寿命预测方法.该方法首先使用主成分分析充分利用多维监测数据信息构建健康因子来表示退化过程,并通过滑动截取的方法在健康因子曲线上获取训练数据;然后,通过p-stable分布局部敏感哈希相似性搜索算法匹配和需要预测的样本最相似的样本;进而,使用双层随机森林对剩余使用寿命进行回归预测.利用C-MAPSS数据集验证了该方法的有效性和准确性,研究结果可为其他非线性退化系统剩余使用寿命预测提供一定的参考.     

基于监督局部模型的设备剩余寿命预测

精确预测设备的剩余使用寿命能帮助厂商衡量所生产设备的质量,也有利于使用者及时更换或修理设备。截至2021年,基于相似性预测剩余寿命的研究大多使用欧式距离进行相似性的判定,容易出现维度灾难。本研究结合长短期记忆网络和自编码器提取设备的时序特征,之后使用监督局部模型进行剩余使用寿命预测,以随机森林为基础进行相似性的判定。最后,本研究使用C-MAPSS数据集验证了所提出方法的有效性,所提出方法在预测精度上要优于其余几个对比方法,并进行相关的讨论。     

大数据背景下相似性设备剩余寿命预测研究进展

剩余寿命预测是设备故障预测与健康管理的重要组成部分,准确预测设备剩余寿命将有助于决策者及时制定维修策略,避免巨额的失效损失。随着物联网和大数据技术的发展,实时监控设备的运行状态变得越来越便利,为改进和发展设备剩余寿命预测方法奠定了坚实基础。基于相似性的设备剩余寿命预测方法不需要假设设备退化模型,而是通过大数据分析设备间运行状态的相似性进行预测,具有很高的预测精度和强鲁棒性。本文从健康指标构建、相似性度量选取、数据融合等方面,对基于相似性的设备剩余寿命预测方法进行了梳理总结,分析比较了相应性质。文章最后对基于相似性的设备剩余寿命预测方法的未来研究方向进行了探讨。     

基于逐步Logistic回归下分类算法的个人信用评估分析

为了给消费者信贷决策提供合理依据,基于真实的客户信贷数据,运用逐步Logistic回归方法依据AIC准则进行变量选择建立经典决策树、条件推断树、随机森林、支持向量机等分类模型,并对4个分类模型的预测结果进行比较.结果表明:基于逐步Logistic回归建立的随机森林分类模型准确率达97％,预测效果最优;随机森林算法具有较...     

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.     

基于长短期记忆网络的齿轮剩余寿命预测研究

设备运行数据蕴含了大量的状态退化信息,利用状态退化信息对设备进行剩余寿命预测,可以为预测性维修提供重要的依据。针对监测过程中接收到表征设备退化的大量数据,提出一种改进的基于记忆机理循环神经网络实时剩余寿命预测模型。该模型利用随机搜索选择模型超参数,采用加入动量考虑的随机梯度下降算法优化模型参数,防止陷入局部最优,从而提高剩余寿命预测模型的预测精度。通过齿轮弯曲疲劳试验,验证了该模型剩余寿命预测的准确性。     

基于多元劣化失效的综合传动剩余寿命预测

为实现多元劣化失效模式下的综合传动装置剩余寿命预测,并减少不同劣化失效模式间的相关关系不明确性和劣化监测数据的方差时变性对预测准确性的影响,达到对装置剩余寿命的准确预测与视情维护策略的合理制定的目的,提出了一种基于多元劣化失效的综合传动装置劣化建模与剩余寿命预测方法.定义了基于随机过程首中时间的装置剩余寿命的概念,实现了多元劣化失效模式相关性未知情况下的装置整机剩余寿命预测.实验研究结果表明:该方法得到的装置剩余寿命预测结果具有较小的相对误差,与综合传动装置的真实剩余寿命更为接近,能够客观描述装置的性能劣化规律,有利于深入了解综合传动装置的失效机理和规律,为综合传动装置视情维护策略的合理制定提供了基础.     

基于Weibull分布的超高压变电站二次设备寿命预测

针对超高压变电站二次设备检修科学依据不足的问题,给出了一种基于Weibull分布的二次设备寿命预测方法.在对二次设备运行状态信息分析的基础上,建立了超高压变电站二次设备寿命预测模型.在该寿命预测模型中,对表征二次设备各功能模块运行状态信息进行了分类,通过二参数Weibull分布模型得到了超高压变电站二次设备的剩余使用寿命,并进行了实例分析.结果表明,基于Weibull分布的寿命预测模型能够实现超高压变电站二次设备剩余使用寿命的预测,为超高压变电站二次设备的维护和检修提供了依据.     

郑州地区砖混结构房屋剩余寿命预测

砖混结构房屋的剩余寿命预测受诸多因素的影响,应结合地区特征综合分析.根据抽样调查数据,在分析勘察设计、施工质量、人为损伤、构件老化和环境影响等因素对郑州地区砖混结构房屋使用寿命影响的基础上,探讨了砖混结构房屋剩余寿命的预测方法.     

基于灰色理论的海底管道腐蚀剩余寿命预测方法

以灰色理论的基本模型为基础,探讨了灰色模型的改进方法.分析了海底管道腐蚀因素与腐蚀量之间的规律以及应用灰色理论进行剩余寿命预测的可行性.提出了基于灰色理论的海底管道剩余寿命预测方法.利用灰色理论预测腐蚀海底管道剩余寿命的步骤主要包括:最小允许厚度的确定,腐蚀速率的预测以及剩余寿命预测.利用该方法,可以在测量数据很少的情况下预测海底管道的剩余寿命.     

时空预测技术在森林防火中的应用研究

构建了一个随机的时间序列模型获得每一个空间上相互独立部分的时间预测,然后建立动态回归神经网络(DRNN)发现隐藏的空间关系,最后用统计回归方法把单个时间和空间预测整合起来产生最终预测。实验结果表明,提出的方法能对森林火灾面积进行准确有效的预测。通过对时空预测结果的准确性和训练精度进行讨论,分析了时空预测方法在林火预测中的可行性,证明时空变化预测方法在林火预测中的应用价值。     

基于非负矩阵分解的OD矩阵预测

提出了一种非负矩阵分解-自回归模型,并用该模型对居民出行流量进行预测.该模型首先利用非负矩阵分解方法挖掘城市区域内的居民出行特征,而后在非负矩阵分解获得的特征矩阵和系数矩阵基础上对时序系数矩阵建立自回归模型,进而对起讫矩阵进行预测.以北京市出租车数据为基础,与时空权重K近邻、传统K近邻、反向神经网络、朴素贝叶斯、随机森林和C4.5决策树回归模型对比,实验结果表明,该模型的预测准确率有显著提升.     

混凝土结构碳化寿命可靠度分析

探讨混凝土碳化机理及其影响因素,提出结构随机寿命概念.应用随机原理和可靠度理论,对混凝土结构碳化寿命进行耐久性可靠度分析,进而提出适合计算的碳化寿命预测方法.在取得现场实测有关数据后,考虑实际可靠度指标和耐久性失效多重标准,利用锈蚀开裂计算公式,对结构构件进行碳化可靠度分析,预测其剩余碳化寿命,可由定性分析和评估结构可靠性,升级为定量预测其剩余寿命.对混凝土结构耐久性失效准则的合理选择,是进行耐久性评估与寿命预测的重要前提,并不存在一个规定不变的耐久性评估准则.以碳化程度为基础的耐久性失效准则,对于重要结构及其构件是适宜和可靠的.     

基于随机森林的水产品冷链物流鲜度预测模型

挥发性盐基氮(TVB-N)是反映水产品新鲜度的主要指标,但其测定方法不易在冷链运输中进行,因此利用各种技术设计了一套水产品冷链物流鲜度预测系统,通过水产品产生的硫化氢、氨气以及三甲胺气体浓度来预测TVB-N的浓度,并首次在水产品质量检测中引入随机森林对水产品的鲜度进行预测.针对现有随机森林的缺点,利用随机搜索法、网格搜索法以及交叉验证对随机森林参数进行优化,建立了基于随机森林的水产品冷链物流鲜度预测模型.将优化后的随机森林模型与决策树、最小二乘法和支持向量机模型进行对比分析,通过比较均方误差、平均绝对误差以及决定系数,发现优化的随机森林模型具有最低的均方误差和平均绝对误差与最高的决定系数,验证了此模型能更准确预测TVB-N的浓度,更具有实际应用价值.     

基于随机Wiener过程的火炮身管剩余寿命预测

身管是火炮武器的重要部分,其性能状态决定了火炮的使用寿命.将随机Wiener过程应用于火炮身管的剩余寿命预测,通过极大似然法估计模型参数,并利用Bayesian方法对参数进行更新,提高参数的估计精度.以某型火炮为应用对象进行寿命预测,得到了不同射弹发数条件下剩余寿命的概率密度函数和可靠度函数曲线,且预测精度随着射弹发数的增加逐渐提高.应用实例表明了方法的可行性,对火炮身管寿命预测具有一定的参考价值.     

基于3种模型的航线客流预测仿真

准确地预测航线的客流量,对于航空公司的运力安排、航线调整、规划发展都有着重要的作用.针对民航客流量预测具有诸多不确定性和数据不足的特点,基于某航空公司2010年—2017年北京—三亚航线每天的客流数据,运用了随机森林预测模型、支持向量机回归模型、神经网络模型对航线数据进行了数据拟合.经验证,3个模型的平均绝对误差分别为4. 18%、6. 87%、12. 38%,其中,随机森林预测模型精度最高,效果最佳,可以用于客流预测仿真.