基于预测滤波器的故障诊断方法研究

提出了基于预测滤波器的非线性系统的系统故障诊断的方法, 并且给出了这种方法的故障可检测性条件, 故障的误检率和漏检率, 以及故障检测时间的上界. 通过对一个二阶非线性系统进行的仿真验证了这种方法的有效性. 结果表明预测滤波器用于故障诊断时, 具有较快的速度、较低的误检和漏检率, 并且在故障发生后仍然具有对系统状态的跟踪能力. 该方法提供的实时故障估计还可以用于在线故障补偿.     

孪生数据与特征增强融合驱动的装备小样本诊断方法

近年来,得益于新一代信息技术的快速发展,智能故障诊断技术在航空航天、海洋工程、汽车工业等领域得到了广泛的关注与应用.然而,一方面,智能故障诊断模型在实际应用部署时,面临着故障样本不足的难题,导致所构建的模型诊断可靠性较低;另一方面,现有面向小样本问题的智能诊断方法往往需要相关性较强的实测数据作为支撑,这极大限制了该方法的实用性.基于此,本文提出了一种孪生数据与特征增强融合驱动的机械装备小样本故障诊断方法.首先,构建机械装备的虚拟模型,并结合装备的运行机理知识和健康状态的实测数据对模型进行优化修正,以获取高保真模型,进而基于该模型获取高质量的孪生故障数据;其次,以孪生故障数据为输入,利用生成对抗网络进行装备孪生故障数据的特征增强,并将增强后的数据用于卷积神经网络模型的训练,从而实现装备的智能故障诊断;最后,以某汽车用变速器为研究对象,验证所提方法的可行性.该方法丰富了新一代工业人工智能与大数据分析理论,为现代装备的小样本智能故障诊断提供了一种新的解决思路.     

基于Smith预估模糊PID复合控制器的研究

针对空调房间温度被控对象的大滞后大惯性,本文提出一种预估并联型模糊PID复合控制策略。根据偏差大小及时调整模糊和PID控制的比例,利用Smith预估器进行时间补偿控制,同时在模糊控制器上并联一个积分器以消除稳态误差。在模型匹配和失配情况下进行仿真研究,结果表明：该控制器不仅具有鲁棒性好、控制精度高以及响应速度快的特点,尤其在模型失配时具有良好的稳定性,而且对于大时滞系统是一种实用而简便的控制方法。     

吸气式空空导弹FADS系统设计

分析了吸气式空空导弹FADS系统设计面临的关键技术难点及设计流程.针对吸气式空空导弹大长细比布局、高机动、大攻角和低成本控制等特点,提出了一种高精度、多点故障诊断、容错和可抗大过载的FADS系统设计方法.主要包括基于压力模型、分层诊断和多模型重构容错策略的求解算法设计、系统误差模型设计、高精度和抗大过载压力测量模块设计、以及解算机模块设计等.针对某典型吸气式空空导弹外形设计了9个测压点布局、飞行马赫数2.0~4.5的FADS系统原理样机,在1.2 m×1.2 m超声速风洞完成原理样机的实时解算试验,试验结果表明:静压测量相对误差≤6.9%,马赫数测量误差0.1,攻角和侧滑角的测量误差均1°.重构模型的测量误差接近基准模型的误差;算法诊断故障点数≤3,故障诊断的范围是P1点的偏差≤-20%或≥40%,P2~P9点的偏差≤-30%或≥30%,算法具有≤2故障点的容错能力.系统的测量误差水平、故障诊断和容错能力均能满足工程要求.     

概率和噪声环境下基于主动探针的Internet服务故障管理

在基于主动探针的服务故障管理中,不确定性和噪声会对服务故障管理带来影响．为了降低这种影响,分析了Intemet服务故障管理中存在的问题,采用二分Bayes网络建模故障和探针之间的依赖联系,二元对称信道建模噪声,并提出了不确定和噪声环境下的主动探针故障管理方案．该方案由两阶段组成：故障监测和故障诊断．在故障监测阶段,提出了在保证一定监测质量的条件下选择最小代价探针子集的GAPSA算法．在故障诊断阶段,提出了根据前一阶段发现的症状选择更多探针来获取系统详细信息的FDPSA算法;针对故障自动修复机制导致的动态性,提出了基于故障持续时间统计的假设推理算法FIyrs．仿真结果证明了本文算法的有效性和效率．     

并联机器人执行系统的能效分析

机械执行系统作为机器人等装备的关键组成部分,其能效分析与评价在装备能效研究中具有重要意义.当采用并联机构时,执行系统结构复杂,能效分析困难.针对这种情况,通过分析并联机器人执行系统的能量传递机理,建立了执行系统能效模型和支链功率方程,将能量从驱动单元到末端执行器的传递过程中的支链动能变化作为影响能效的重要因素.在此基础上,结合驱动单元能量耗散特点和末端执行器运动时支链动能变化的各向异性,提出了一种基于支链动能变化率的并联机器人执行系统的功率传递指标,该指标与机构位姿和执行系统几何、质量参数有关,反映了并联执行系统中支链构件对能量传递的影响,以及支链几何参数与执行系统能效之间的关系.分别以一种二自由度平面机器人和一种五自由度空间并联机器人为例,给出了功率传递指标的求解过程,分析了工作空间内机器人执行系统能效大小分布情况和高能效工作区域范围.所提出的功率传递指标可用于评价并联机器人执行系统的能效,并进行并联机器人高能效执行系统的设计.     

基于模糊故障树的柴油发动机故障诊断方法研究

机车在交通运输领域有着不可替代的作用,提高机车的运用和维修的可靠性是实现其功能的保证。本文将模糊数学理论与故障树分析方法相结合,建立了16V240ZJ型机车发动机的故障树模型,对以发动机不能正常起动为顶事件的模糊故障树的模糊算子进行了分析计算;并对该模糊故障树进行了定性及定量分析。通过对燃油供给系统、空气供给系统、起动系统及其主要组成部件发生故障的概率分析,得到了机车不能正常起动的故障树顶事件发生的模糊概率隶属曲线及顶事件发生的概率可信区间。采用模糊故障树对发动机的故障进行诊断的方法克服了传统故障树分析中需要大量可靠性数据和部件失效精确概率值的缺点,同时为开展机车的运用和维修工作提供了一定的理论分析基础。     

基于首次超越概率理论的混凝土坝时变风险率研究

随着我国大坝安全管理工作逐渐由传统的工程安全管理向工程风险管理方向发展,在役大坝风险水平成为了越来越重要的研究课题.混凝土坝实际运行过程中受到众多随机不确定因素和模糊因素影响,导致大坝自身风险率具有显著的时变特性,本文尝试引入二元高斯算法采用并联体系方法计算混凝土坝系统时变风险率,将时变风险率分析问题转化为静态并联体系失效概率计算问题,通过在广义随机空间内采用JC法计算固定时刻混凝土坝风险率,并基于首次超越概率理论转化为混凝土坝时变风险率.最后,在工程算例分析中以某混凝土重力坝沿坝基抗滑失效为例,通过引入合理的抗力和荷载效应随机过程变量模型,采用该算法对混凝土重力坝抗滑稳定时变风险率进行了分析,验证了该模型的有效性,具有一定的理论和工程应用价值.     

广义模糊系统对于可积函数的逼近性

定义了一种广义模糊系统,应用中所研究的主要模糊系统都是该系统的特例,通过讨论了广义Ｔａｋａｇｉ－Ｓｕｇｅｎｏ（Ｔ－Ｓ）系统在Ｌｐ（μ）－模意义下对于分片线性函数的逼近性,证明了该广义系统对于ｐ－可积函数是通用逼近器,若给定逼近精度,则可以估计出该系统模糊规则库的规模大小,最后给出了两个模拟实例。     

基于EMD和LSSVM的滚动轴承故障诊断

滚动轴承故障的特征信号具有非平稳性,处于较低频带内,并且容易被噪声所淹没、难以检测,在现实条件下很难获得大量故障样本。针对滚动轴承故障信号的这些问题,提出了经验模态分解(EMD)和最小二乘支持向量机(LSSVM)结合的滚动轴承故障诊断方法。使用经验模态分解,将故障特征信号分解为若干个固有模态函数之和,提取特征向量,训练最小二乘支持向量机,通过对N205型号的滚动轴承实验数据的验证,表明了该诊断方法获得较高的准确率,能有效识别滚动轴承的故障类型。     

基于BIST的板级数模混合电路的可测性研究

本文通过对电路板可测性设计技术的广泛研究,提出基于板级BIST技术的可测性设计方法,在此基础上设计和研制了具有可测性的板级数模混合电路验证样机。该样机采用分块监测,逐级诊断的故障诊断策略,采用模块和元件两级故障定位方法,验证平台的测试实验表明分级监测的可行性,指明了可测性设计和内建自测试技术的研究新思路。     

基于人工免疫和证据理论的机组并发故障诊断

针对并发故障诊断的复杂性和不确定性,本文提出由人工免疫系统和证据理论相结合得到的旋转机组智能故障诊断系统。利用免疫系统自己-非己识别机理衍生而来的阴性选择算法进行数据的分析处理,再结合证据理论的信息融合规则,得到最终的诊断结果。仿真结果表明,该方法具有较高的诊断准确率。     

面向晶体管级广义门电路的PTM可靠性计算

不精确的广义门电路可靠性映射到门级或高层应用时误差容易因规模效应等而被过度放大导致结果不可靠.本文选择了在门级电路可靠性精确评估中得到有效验证的PTM模型用以精确计算晶体管级广义门电路的结构可靠性;分析了晶体管级广义门电路结构的逻辑抽象并转换成了功能一致的门级电路结构的逻辑抽象形式;提取了电路各组成单元的故障点及主要故障模式,并构建了与之相对应的面向故障的概率转移矩阵;依据各组成单元间的串并联特点,在有考虑输入信号故障的情况下,通过门级PTM方法的运算法则计算得到了晶体管级广义门电路的结构可靠性.在典型的CMOS广义门电路上的实验结果验证了本文所提方法的有效性,还分析了广义门电路的可靠性与其各主要类型故障之间的关系,并获得了一些有意义的结果.     

基于输出时滞方法的采样数据系统故障估计

从时滞系统角度率先研究了一类非均匀采样数据系统的故障估计问题.首先,基于输出时滞方法将采样数据系统建模成具有时变时滞输出的连续时间系统;然后,通过分析自适应诊断观测器不再适用于此类连续时滞系统的原因,提出了一种能够保证估计误差指数收敛的增广故障估计滤波器设计新方法;并进一步研究了具有噪声干扰的采样数据系统的时变故障估计问题;最后,通过对某型飞控系统的仿真实验结果验证了所提方法的有效性.     

牵引供电SCADA系统故障树分析研究

应用灰门故障树分析方法对牵引供电SCADA系统的可靠性进行了研究。简要介绍了灰门故障树分析方法的基本理论和牵引供电SCADA系统的基本结构;建立了牵引供电SCADA系统的故障树;用概率灰数描述部件的故障概率,用灰门代替传统逻辑门来描述部件间的联系,用故障测度描述部件的故障程度。对所建立的故障树进行了定量的计算。结果表明,应用灰门故障树分析方法的计算结果是可行有效的。     

基于FTA和模糊集理论的设备可靠性研究

应用模糊故障树（模糊集合论和故障树相结合）分析的方法研究了CXT设备Handler模块的可靠性。以Handler失效为顶事件,建立此模块的系统故障树,并采用上行法定性分析找出该故障树的最小割集。传统故障树定量分析时需要得到各底事件的概率精确值,而实践中,由于底事件的发生概率具有随机性和模糊性,难以获得精确的概率值,为克服传统故障树这一不足,引入模糊数（通常采用对称三角模糊数）来表示底事件的发生概率,并且按照模糊逻辑门的运算法则定量计算,从而得到故障树顶事件及各中间事件的发生概率（亦为区间数）,最终找出了Handler的薄弱环节并计算出Handler的系统不可靠度。     

支持向量机及其在机械故障诊断中的应用研究

针对支持向量机分类算法中模型选择对分类精确性影响很大的问题,结合转子实验台模拟的典型旋转机械故障数据对影响多故障分类器分类性能的相关因素进行了研究。结果表明,在少量时域故障数据样本条件下,选用不同的核函数及核函数参数对多故障分类器的分类精度有一定影响,为实际工程应用中选择合适的支持向量机核函数类型及其参数提供一定的帮助.     

一种对程序故障行为和失效行为的聚类有效性验证方法

分析软件自身故障在软件运行过程中的行为规律是分析＂故障—错误—失效＂链式效应的基础.但在研究软件故障行为特征时面临的关键问题是故障行为集合的庞大与复杂.因此,如何约简故障行为集合是研究故障行为规律的基本前提.＂当两个程序具有相似的基本属性时,其故障行为和失效行为也具有相似性＂这一推断为约简故障集提供了良好的依据,但尚未得到验证.本文核心工作即验证该推断的正确性.为此,首先提出一种针对程序基准行为、故障行为和失效行为的表征方法;其次提出一种考虑最佳聚类数的程序行为聚类方法;最后设计一组基于故障注入的程序行为聚类实验,用以验证前述推断的正确性.其中,实验分别以计算密集型程序（SPEC CPU2000和SPEC CPU2006基准程序）和I/O密集型程序（IOZONE、DEBENCH等）作为目标程序集.实验结果表明,（1）程序行为的表征方法和聚类方法具有合理性和有效性;（2）以程序基准行为聚类结果为依据的故障行为和失效行为的聚类质量良好,以此验证了推断的正确性.     

基于效用的云计算容错策略和模型

云计算近年来已成为一种被广泛接受的计算模式.随着云计算在商业、交通、卫生等领域应用的不断推进,云应用系统的可靠性问题引起了人们的特别关注.然而,云应用系统的结构和行为特征复杂,如何保障系统的可靠性是一项极具挑战性的课题.本文研究云计算的容错模型和策略,通过构建可扩展的云计算容错模型,以刻画云计算的运行机理、组件故障行为、云应用间合作和竞争特性.依据云计算的故障及资源服务特征,提出云计算的故障迁移和恢复方案.围绕容错涉及的时间和价格,依次计算云计算组件和云应用的效用,进一步分析各云应用的利益.通过求解模型的Nash均衡,以优化整体云计算的容错效用.最后,利用模型检查技术验证容错模型和容错处理的正确性.本文研究对于揭示云计算的结构和行为特征、建立云计算容错设计理论、提高云计算容错的效用具有理论意义和应用价值.