針對(duì)非線性退化設(shè)備缺乏歷史退化數(shù)據(jù)和先驗(yàn)信息不足等問題,提出了一種基于粒子濾波的剩余壽命自適應(yīng)預(yù)測方法。在狀態(tài)空間模型的框架下建立了具有雙隱含狀態(tài)的非線性隨機(jī)退化模型,基于粒子濾波算法估計(jì)隱含狀態(tài),并在首達(dá)時(shí)間的概念下推導(dǎo)出了剩余壽命的分布。提出了一種基于粒子期望最大化算法的參數(shù)估計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)了模型參數(shù)的自適應(yīng)估計(jì)和剩余壽命分布的在線更新。通過慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中陀螺儀的實(shí)際退化數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本文方法的有效性。 

【文章來源】：兵器裝備工程學(xué)報(bào). 2020,41(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

重采樣的示意圖

到目前為止，此類模型已經(jīng)在陀螺儀、航天發(fā)動(dòng)機(jī)、鋰電池等復(fù)雜設(shè)備的退化建模中得到了廣泛的應(yīng)用[8-13]。從圖2中可以看出，隨著監(jiān)測時(shí)間的增加，陀螺儀的漂移系數(shù)整體呈上升趨勢�；谠撏勇輧x的實(shí)際退化數(shù)據(jù)，應(yīng)用所提出的PEM算法可以實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)的自適應(yīng)估計(jì)，結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出，所提方法可以在每一個(gè)退化數(shù)據(jù)可用時(shí)估計(jì)模型的參數(shù)，而且估計(jì)的模型參數(shù)會(huì)隨著退化數(shù)據(jù)的積累快速收斂。

2) M2:在退化建模中忽略了非線性函數(shù)中參數(shù)的隨機(jī)性，利用經(jīng)典的Kalman濾波理論實(shí)現(xiàn)了漂移系數(shù)的實(shí)時(shí)估計(jì)，并且在新的退化數(shù)據(jù)可用時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)的自適應(yīng)估計(jì)和剩余壽命分布的在線更新[12]。在實(shí)驗(yàn)中，為了驗(yàn)證本文方法可以有效地應(yīng)用于缺乏先驗(yàn)信息的退化設(shè)備，進(jìn)行如下設(shè)定:本文方法和M2方法選用隨機(jī)的模型初始參數(shù)，而M1方法選用合適的模型初始參數(shù)。圖4給出了三種方法在監(jiān)測時(shí)間300～360 h時(shí)，每隔5個(gè)監(jiān)測時(shí)間點(diǎn)預(yù)測的剩余壽命的PDF對(duì)比圖。從圖4中可以看出，三種方法預(yù)測的剩余壽命的PDF曲線均覆蓋了實(shí)際的剩余壽命，并且隨著監(jiān)測時(shí)間的增加，PDF曲線愈來愈尖銳，這意味著預(yù)測的剩余壽命結(jié)果愈來愈準(zhǔn)確，不確定性愈來愈低。此外，由于本文方法考慮了非線性函數(shù)中參數(shù)的隨機(jī)性，并且在每一個(gè)監(jiān)測時(shí)間點(diǎn)都可以實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)的自適應(yīng)估計(jì)和剩余壽命分布的在線更新，因此本文方法得到的PDF曲線更加尖銳，說明預(yù)測的不確定性更低，相比之下具有更好的預(yù)測性能。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]考慮測量誤差和隨機(jī)效應(yīng)的設(shè)備剩余壽命預(yù)測[J]. 蔡忠義,陳云翔,郭建勝,王澤洲,鄧林.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2019(07)
[2]基于不確定油液光譜數(shù)據(jù)的綜合傳動(dòng)裝置剩余壽命預(yù)測[J]. 閆書法,馬彪,鄭長松,朱禮安,陳建文,李慧珠.  光譜學(xué)與光譜分析. 2019(02)
[3]基于步進(jìn)加速退化建模的剩余壽命在線預(yù)測[J]. 蔡忠義,郭建勝,陳云翔,董驍雄,項(xiàng)華春.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2018(11)
[4]基于油液光譜數(shù)據(jù)的綜合傳動(dòng)裝置的可靠性[J]. 饒冬飛,俞蘊(yùn)妮.  南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版). 2018(03)
[5]基于維納過程的鋰離子電池剩余壽命預(yù)測[J]. 李玥鋅,劉淑杰,高斯博,胡婭維,張洪潮.  大連理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[6]考慮不確定測量和個(gè)體差異的非線性隨機(jī)退化系統(tǒng)剩余壽命估計(jì)[J]. 鄭建飛,胡昌華,司小勝,張正新,張鑫.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2017(02)
[7]基于油液光譜分析和粒子濾波的發(fā)動(dòng)機(jī)剩余壽命預(yù)測研究[J]. 孫磊,賈云獻(xiàn),蔡麗影,林國語,趙勁松.  光譜學(xué)與光譜分析. 2013(09)



本文編號(hào)：3300324