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Real time remaining useful life prediction based on nonlinear Wiener based degradation processes with measurement errors 被引量:24
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作者 唐圣金 郭晓松 +3 位作者 于传强 周志杰 周召发 张邦成 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第12期4509-4517,共9页
Real time remaining useful life(RUL) prediction based on condition monitoring is an essential part in condition based maintenance(CBM). In the current methods about the real time RUL prediction of the nonlinear degrad... Real time remaining useful life(RUL) prediction based on condition monitoring is an essential part in condition based maintenance(CBM). In the current methods about the real time RUL prediction of the nonlinear degradation process, the measurement error is not considered and forecasting uncertainty is large. Therefore, an approximate analytical RUL distribution in a closed-form of a nonlinear Wiener based degradation process with measurement errors was proposed. The maximum likelihood estimation approach was used to estimate the unknown fixed parameters in the proposed model. When the newly observed data are available, the random parameter is updated by the Bayesian method to make the estimation adapt to the item's individual characteristic and reduce the uncertainty of the estimation. The simulation results show that considering measurement errors in the degradation process can significantly improve the accuracy of real time RUL prediction. 展开更多
关键词 remaining useful life wiener based degradation process measurement error nonlinear maximum likelihood estimation Bayesian method
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基于非线性Wiener过程的多模式随机退化设备剩余使用寿命预测方法
2
作者 李梦草 张正新 +2 位作者 司小胜 冯磊 张建勋 《机械强度》 北大核心 2025年第9期221-232,共12页
多模式随机退化设备剩余使用寿命(Remaining Useful Life, RUL)预测的难点在于建立一类能够刻画多种不同退化模式的随机退化模型,并求解多模式随机退化模型下设备的RUL分布。首先,建立了一类基于非线性Wiener过程的一般化随机退化模型,... 多模式随机退化设备剩余使用寿命(Remaining Useful Life, RUL)预测的难点在于建立一类能够刻画多种不同退化模式的随机退化模型,并求解多模式随机退化模型下设备的RUL分布。首先,建立了一类基于非线性Wiener过程的一般化随机退化模型,实现了多模式随机退化过程统一刻画。其次,提出了基于同类设备历史退化数据的模型参数极大似然估计(Maximum Likelihood Estimation, MLE)方法。再次,推导了首达时间意义下多模式随机退化设备RUL分布的概率密度函数(Probability Density Function, PDF)的解析近似解。最后,构建了模型参数更新的序贯贝叶斯架构,实现了在役设备RUL的在线预测。数值仿真分析及轴承RUL预测的应用实例表明,所提方法能够有效建模随机退化设备的多模式随机退化过程,并准确预测设备的RUL,为系统后续的维修决策提供预测信息依据。 展开更多
关键词 预测与健康管理 剩余使用寿命预测 多模式退化建模 非线性维纳过程 可靠性
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基于Wiener过程的多阶段非线性复杂退化产品可靠性分析模型
3
作者 周子韩 唐家银 《湖北大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第3期433-444,共12页
为提高非线性退化轨迹拟合的精度,针对多阶段退化中的非线性规律建立Wiener过程模型,考虑变点的连续性与部件个体的差异性,给出基于非线性复杂退化的可靠性评估方法。结合幂律函数推导出非线性多阶段Wiener过程模型,得到模型参数的极大... 为提高非线性退化轨迹拟合的精度,针对多阶段退化中的非线性规律建立Wiener过程模型,考虑变点的连续性与部件个体的差异性,给出基于非线性复杂退化的可靠性评估方法。结合幂律函数推导出非线性多阶段Wiener过程模型,得到模型参数的极大似然估计量;通过最小均方误差原则给出变点以及幂参数的初值确定方法;根据SIC(schwarz information criterion)方法得到模型变点的精确值,并检验其准确性;结合不同部件之间的差异性,得到变点的连续分布;推导出非线性Wiener过程连续时段内的可靠度函数估计;利用本模型对高压脉冲电容器电容相对变化量的退化数据建模,与线性建模结果对比,验证多阶段Wiener过程模型在可靠性评估方面的有效性与可行性,估计结果更接近真实值。 展开更多
关键词 多阶段退化 wiener过程 变点识别 非线性退化 可靠性
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Wiener过程在非线性退化建模中的应用 被引量:13
4
作者 王浩伟 徐廷学 贺英政 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期64-67,共4页
针对Wiener过程为线性随机过程而产品性能退化为非线性的情况,提出一种时间尺度转换方法,首先通过时间尺度转换把非线性退化数据转换成线性退化数据,采用Wiener过程对其进行建模分析,然后通过时间尺度逆转换实现产品在原有时间尺度下的... 针对Wiener过程为线性随机过程而产品性能退化为非线性的情况,提出一种时间尺度转换方法,首先通过时间尺度转换把非线性退化数据转换成线性退化数据,采用Wiener过程对其进行建模分析,然后通过时间尺度逆转换实现产品在原有时间尺度下的可靠性评估。给出了Wiener过程参数估计的步骤和方法,并以某型导弹电连接器的加速退化数据为例,阐述了基于时间尺度转换的Wiener过程在非线性退化建模中的应用。结果表明,时间尺度转换方法成功实现了电连接器的可靠性评估,从而拓展了Wiener过程的应用范围,为非线性退化建模提供了一种有效途径,并为退化型产品的可靠性评估提供了可行的思路。 展开更多
关键词 wiener过程 非线性退化 时间尺度转换 电连接器
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基于Wiener过程的非线性加速退化可靠性评估方法 被引量:8
5
作者 蔡忠义 陈云翔 +1 位作者 车飞 张磊 《电光与控制》 北大核心 2016年第2期87-90,共4页
针对恒定应力加速退化试验场合下的非线性退化数据,考虑个体之间的退化差异,提出了基于Wiener过程的非线性加速退化可靠性评估方法。采用Wiener过程描述产品的退化过程;运用时间尺度模型对非线性数据进行线性变换;将Wiener过程的漂移系... 针对恒定应力加速退化试验场合下的非线性退化数据,考虑个体之间的退化差异,提出了基于Wiener过程的非线性加速退化可靠性评估方法。采用Wiener过程描述产品的退化过程;运用时间尺度模型对非线性数据进行线性变换;将Wiener过程的漂移系数随机化处理,提出考虑个体差异的可靠性模型和加速退化模型;采用两步极大似然估计法确定模型中的未知参数,结合算例分析验证了方法的正确性和优越性。 展开更多
关键词 可靠性评估 加速退化建模 wiener过程 非线性数据 个体差异
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基于高阶扩展卡尔曼滤波的锂电池剩余使用寿命自适应预测
6
作者 余伟 周云刚 +2 位作者 朱文博 黎海兵 张忠波 《佛山科学技术学院学报(自然科学版)》 2025年第1期19-26,共8页
锂电池的剩余使用寿命(Remaining Useful Life,RUL)预测对于电池健康管理系统的预防性维护至关重要,基于随机过程的退化模型在此领域中发挥了关键作用,特别是采用双隐含状态非线性维纳过程,能够更加灵活具体地描述锂电池退化趋势。在锂... 锂电池的剩余使用寿命(Remaining Useful Life,RUL)预测对于电池健康管理系统的预防性维护至关重要,基于随机过程的退化模型在此领域中发挥了关键作用,特别是采用双隐含状态非线性维纳过程,能够更加灵活具体地描述锂电池退化趋势。在锂电池RUL自适应预测中,退化模型参数在线更新较多采用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)方法,它是近似精度只有一阶的非线性高斯滤波器,对强非线性系统滤波精度偏低。基于锂电池双隐含状态非线性维纳退化模型,设计高阶扩展卡尔曼滤波器(High-order Extended Kalman Filter,HEKF),利用高阶项信息减小截断误差,得到最优在线参数估计值,推导出RUL的概率密度函数,实现锂电池RUL自适应预测。通过NASA的锂电池退化数据进行实例验证,相较其他两种方法,所建立方法RUL预测结果的RMSE值、MAE值分别降低53.3%、61.6%和65.7%、66.1%。 展开更多
关键词 锂电池 剩余使用寿命 高阶扩展卡尔曼滤波 非线性维纳过程 双隐含状态
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An Integrated Approach to Condition-Based Maintenance Decision-Making of Planetary Gearboxes: Combining Temporal Convolutional Network Auto Encoders with Wiener Process
7
作者 Bo Zhu Enzhi Dong +3 位作者 Zhonghua Cheng Xianbiao Zhan Kexin Jiang Rongcai Wang 《Computers, Materials & Continua》 2026年第1期661-686,共26页
With the increasing complexity of industrial automation,planetary gearboxes play a vital role in largescale equipment transmission systems,directly impacting operational efficiency and safety.Traditional maintenance s... With the increasing complexity of industrial automation,planetary gearboxes play a vital role in largescale equipment transmission systems,directly impacting operational efficiency and safety.Traditional maintenance strategies often struggle to accurately predict the degradation process of equipment,leading to excessive maintenance costs or potential failure risks.However,existing prediction methods based on statistical models are difficult to adapt to nonlinear degradation processes.To address these challenges,this study proposes a novel condition-based maintenance framework for planetary gearboxes.A comprehensive full-lifecycle degradation experiment was conducted to collect raw vibration signals,which were then processed using a temporal convolutional network autoencoder with multi-scale perception capability to extract deep temporal degradation features,enabling the collaborative extraction of longperiod meshing frequencies and short-term impact features from the vibration signals.Kernel principal component analysis was employed to fuse and normalize these features,enhancing the characterization of degradation progression.A nonlinear Wiener process was used to model the degradation trajectory,with a threshold decay function introduced to dynamically adjust maintenance strategies,and model parameters optimized through maximum likelihood estimation.Meanwhile,the maintenance strategy was optimized to minimize costs per unit time,determining the optimal maintenance timing and preventive maintenance threshold.The comprehensive indicator of degradation trends extracted by this method reaches 0.756,which is 41.2%higher than that of traditional time-domain features;the dynamic threshold strategy reduces the maintenance cost per unit time to 55.56,which is 8.9%better than that of the static threshold optimization.Experimental results demonstrate significant reductions in maintenance costs while enhancing system reliability and safety.This study realizes the organic integration of deep learning and reliability theory in the maintenance of planetary gearboxes,provides an interpretable solution for the predictive maintenance of complex mechanical systems,and promotes the development of condition-based maintenance strategies for planetary gearboxes. 展开更多
关键词 Temporal convolutional network autoencoder full lifecycle degradation experiment nonlinear wiener process condition-based maintenance decision-making fault monitoring
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基于非线性Wiener过程的柱塞泵剩余使用寿命分析 被引量:10
8
作者 南西康 高文科 +2 位作者 陈旭峰 孙天齐 冀宏 《液压与气动》 北大核心 2020年第11期45-52,共8页
轴向柱塞泵作为液压系统的核心动力元件之一,其性能的好坏直接影响液压系统整体的工作状况,如果能掌握轴向柱塞泵剩余使用寿命的分布规律,可以为液压系统实施健康管理提供依据。为此,以轴向柱塞泵泄漏回油流量作为其性能退化指标,应用... 轴向柱塞泵作为液压系统的核心动力元件之一,其性能的好坏直接影响液压系统整体的工作状况,如果能掌握轴向柱塞泵剩余使用寿命的分布规律,可以为液压系统实施健康管理提供依据。为此,以轴向柱塞泵泄漏回油流量作为其性能退化指标,应用非线性Wiener过程构建其剩余使用寿命预测模型。通过与柱塞泵实例寿命比较表明,具有随机效应幂函数结构的非线性Wiener过程模型预测结果,优于线性以及其他2种非线性Wiener过程模型,更接近轴向柱塞泵退化过程中的实际寿命。 展开更多
关键词 轴向柱塞泵 性能退化 非线性wiener过程 剩余使用寿命预测 泄漏回油流量
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基于Wiener过程的发动机多阶段剩余寿命预测 被引量:40
9
作者 黄亮 刘君强 贡英杰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1081-1087,共7页
针对现阶段发动机的寿命预测研究没有考虑到非线性与多阶段的问题,提出了基于多阶段非线性Wiener过程的航空发动机实时剩余寿命预测的方法。该方法融合了同类型发动机的历史性能退化监测数据与个体发动机的实时监测数据。首先,考虑了发... 针对现阶段发动机的寿命预测研究没有考虑到非线性与多阶段的问题,提出了基于多阶段非线性Wiener过程的航空发动机实时剩余寿命预测的方法。该方法融合了同类型发动机的历史性能退化监测数据与个体发动机的实时监测数据。首先,考虑了发动机性能退化非线性的特点,并采用多阶段Wiener过程建立发动机的性能退化模型。然后,根据发动机的历史性能监测数据,利用极大似然估计和一维搜索方法进行参数先验分布的估计。再次,在先验分布和个体发动机的退化数据的基础上,用贝叶斯方法对参数分布更新。最后,得到个体发动机剩余寿命的实时预测值。通过实例验证本文方法预测的准确性。 展开更多
关键词 剩余寿命 多阶段 非线性 wiener过程 实时预测 贝叶斯方法
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两阶段非线性Wiener过程退化建模与可靠性分析 被引量:14
10
作者 张奡 王治华 +3 位作者 赵振平 秦续国 吴琼 刘成瑞 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期954-959,共6页
基于性能退化数据对产品进行可靠性分析一直是可靠性工程领域研究的热点与难点。针对多阶段退化过程中存在的非线性规律,同时考虑变点位置位于测试时刻之间的一般情形且各试样变点存在个体差异性的实际情况,提出了基于Wiener过程的两阶... 基于性能退化数据对产品进行可靠性分析一直是可靠性工程领域研究的热点与难点。针对多阶段退化过程中存在的非线性规律,同时考虑变点位置位于测试时刻之间的一般情形且各试样变点存在个体差异性的实际情况,提出了基于Wiener过程的两阶段非线性退化模型,给出了模型参数极大似然估计方法,建立了可靠性分析和寿命预测方法。最后通过高压脉冲电容器实例的对比分析,验证了所提方法的合理性与有效性。结果表明,与多阶段线性Wiener过程方法相比,所提方法能够更加准确地描述退化过程的非线性时变特征,进而得到更为合理的寿命评估结果。 展开更多
关键词 非线性退化建模 多阶段退化 wiener过程 寿命预测
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基于核函数-Wiener过程的轧辊非线性退化建模与剩余寿命预测 被引量:2
11
作者 王汉禹 陈震 +2 位作者 周笛 陈兆祥 潘尔顺 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1037-1045,共9页
在轧钢生产过程中,由于磨损等原因,长时间复杂工况运行下的轧辊工作性能会呈现逐步衰退的特征.考虑轧辊工作环境具有工况复杂、随机干扰强等特点,提出基于核函数-Wiener过程(KWP)退化模型,使用Wiener过程刻画轧辊退化趋势的强随机性特征... 在轧钢生产过程中,由于磨损等原因,长时间复杂工况运行下的轧辊工作性能会呈现逐步衰退的特征.考虑轧辊工作环境具有工况复杂、随机干扰强等特点,提出基于核函数-Wiener过程(KWP)退化模型,使用Wiener过程刻画轧辊退化趋势的强随机性特征,引入核函数捕捉轧辊的非线性退化路径,推导贝叶斯框架下参数估计的解析表达式,并构造轧辊可工作转动量的健康指标,进一步预测轧辊剩余寿命(RUL).结合某钢铁公司1580热轧生产线现场数据,所构建模型拟合优度达到0.989,剩余寿命预测误差低于4.7%,相较常见机器学习算法取得了更好效果,有助于提高设备运转效率与安全性并实现视情维护. 展开更多
关键词 轧辊 性能退化 非线性建模 核函数 wiener过程 剩余寿命预测
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基于非线性Wiener过程的步进加速退化建模方法 被引量:2
12
作者 解江 蔡忠义 项华春 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2019年第6期20-23,28,共5页
针对步进加速退化试验中的非线性退化数据,考虑到产品之间的随机效应,给出了非线性Wiener过程的表达式,推导出了考虑随机效应的产品失效概率密度函数表达式;建立了步进加速退化模型,给出了各加速应力下性能退化量的关系模型;采用两步极... 针对步进加速退化试验中的非线性退化数据,考虑到产品之间的随机效应,给出了非线性Wiener过程的表达式,推导出了考虑随机效应的产品失效概率密度函数表达式;建立了步进加速退化模型,给出了各加速应力下性能退化量的关系模型;采用两步极大似然估计法,求解出退化模型中未知参数;结合某激光器的实例分析表明所建模型的拟合性较好,参数估计精度更高。 展开更多
关键词 加速退化模型 wiener过程 非线性 随机效应
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考虑三源不确定性的Wiener过程航空发动机剩余使用寿命预测 被引量:4
13
作者 赵广社 赵春涛 《西安工程大学学报》 CAS 2021年第4期77-83,89,共8页
针对航空发动机退化过程中存在三源不确定性,与现有研究假设测量误差为正态分布的问题,提出测量误差为Logistic分布的Wiener过程航空发动机剩余使用寿命(residual useful life,RUL)预测方法。首先,建立测量误差服从Logistics分布时的性... 针对航空发动机退化过程中存在三源不确定性,与现有研究假设测量误差为正态分布的问题,提出测量误差为Logistic分布的Wiener过程航空发动机剩余使用寿命(residual useful life,RUL)预测方法。首先,建立测量误差服从Logistics分布时的性能退化模型,并在首达时间下给出RUL分布的准确数学表达式。其次,为提高监测参数的利用率,给出一种基于Spearman系数的关键参数筛选方法。最后,针对缺少历史数据和先验信息的问题,采用基于最大熵无迹粒子滤波和ECM算法的参数估计方法,同时在得到新的性能退化数据之后,能对模型参数自适应更新。采用均方误差(mean squared error,MSE)作为评价指标。实验结果表明:该方法的MSE值为13.25,低于传统方法的MSE值16.12,可以有效地提高预测精度、发动机使用率和安全性。 展开更多
关键词 航空发动机 剩余使用寿命 三源不确定性 wiener过程 非线性 Logistics分布
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Remaining lifetime prediction for nonlinear degradation device with random effect 被引量:4
14
作者 CAI Zhongyi CHEN Yunxiang +2 位作者 GUO Jiansheng ZHANG Qiang XIANG Huachun 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2018年第5期1101-1110,共10页
For the large number of nonlinear degradation devices existing in a project, the existing methods have not systematically studied the effects of random effect on the remaining lifetime(RL),the accuracy and efficiency ... For the large number of nonlinear degradation devices existing in a project, the existing methods have not systematically studied the effects of random effect on the remaining lifetime(RL),the accuracy and efficiency of the parameters estimation are not high, and the current degradation state of the target device is not accurately estimated. In this paper, a nonlinear Wiener degradation model with random effect is proposed and the corresponding probability density function(PDF) of the first hitting time(FHT)is deduced. A parameter estimation method based on modified expectation maximum(EM) algorithm is proposed to obtain the estimated value of fixed coefficient and the priori value of random coefficient in the model. The posterior value of the random coefficient and the current degradation state of target device are updated synchronously by the state space model(SSM) and the Kalman filter algorithm. The PDF of RL with random effect is deduced. A simulation example is analyzed to verify that the proposed method has the obvious advantage over the existing methods in parameter estimation error and RL prediction accuracy. 展开更多
关键词 remaining lifetime(RL) prediction nonlinear degradation model wiener process random coefficient Kalman filter algorithm
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基于多元随机效应Wiener过程的某弹用弹簧可靠性评估 被引量:3
15
作者 翟科达 顾晓辉 +1 位作者 孙丽 潘守华 《装备环境工程》 CAS 2022年第4期1-7,共7页
目的解决某弹用弹簧可靠性评估中存在的不确定性问题。方法对某弹用弹簧进行加速退化试验,试验过程中发现其具有多个性能退化参数,并且其退化过程具有非线性、随机性及样本差异性的特征。为了对其退化过程进行数学表征,提出一种基于多... 目的解决某弹用弹簧可靠性评估中存在的不确定性问题。方法对某弹用弹簧进行加速退化试验,试验过程中发现其具有多个性能退化参数,并且其退化过程具有非线性、随机性及样本差异性的特征。为了对其退化过程进行数学表征,提出一种基于多元随机效应Wiener过程的退化模型。采用基于时间尺度变换的非线性Wiener过程,描述弹簧退化过程中的非线性与随机性。基于随机效应模型,对样本的差异性进行表征,利用Copula函数描述多元性能参数之间的相互作用关系。最后推导弹簧失效寿命的概率密度函数、可靠度函数。结果在贮存条件为25℃、可靠度为0.9时,基于构建的多元随机效应Wiener过程模型,当考虑性能间的相关性时,得到某弹用弹簧的贮存寿命为12 a;不考虑性能间的相关性时,得到其贮存寿命为11.5 a。结论构建的多元随机退化模型为该弹药健康状态管理提供了相应的理论依据。 展开更多
关键词 随机效应wiener过程 时间尺度变换 非线性 样本差异性 多元性能 COPULA函数
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Remaining useful lifetime prediction for equipment based on nonlinear implicit degradation modeling 被引量:9
16
作者 CAI Zhongyi WANG Zezhou +2 位作者 CHEN Yunxiang GUO Jiansheng XIANG Huachun 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2020年第1期194-205,共12页
Nonlinearity and implicitness are common degradation features of the stochastic degradation equipment for prognostics.These features have an uncertain effect on the remaining useful life(RUL)prediction of the equipmen... Nonlinearity and implicitness are common degradation features of the stochastic degradation equipment for prognostics.These features have an uncertain effect on the remaining useful life(RUL)prediction of the equipment.The current data-driven RUL prediction method has not systematically studied the nonlinear hidden degradation modeling and the RUL distribution function.This paper uses the nonlinear Wiener process to build a dual nonlinear implicit degradation model.Based on the historical measured data of similar equipment,the maximum likelihood estimation algorithm is used to estimate the fixed coefficients and the prior distribution of a random coefficient.Using the on-site measured data of the target equipment,the posterior distribution of a random coefficient and actual degradation state are step-by-step updated based on Bayesian inference and the extended Kalman filtering algorithm.The analytical form of the RUL distribution function is derived based on the first hitting time distribution.Combined with the two case studies,the proposed method is verified to have certain advantages over the existing methods in the accuracy of prediction. 展开更多
关键词 remaining useful life(RUL)prediction wiener process dual nonlinearity measurement error individual difference
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基于安全监测的引水工程边坡健康度分析及剩余寿命预测
17
作者 黄铭 于威海 《工业建筑》 2024年第11期61-66,共6页
为有效实现引水工程边坡健康状态评估和故障预测,综合多指标安全监测资料,建立模糊评判模型,获得边坡状态评判隶属度向量,进而提出辨识度更高、应用更便捷的边坡状态健康度,并建立一种基于非线性Wiener过程、以健康度作为其性能退化指... 为有效实现引水工程边坡健康状态评估和故障预测,综合多指标安全监测资料,建立模糊评判模型,获得边坡状态评判隶属度向量,进而提出辨识度更高、应用更便捷的边坡状态健康度,并建立一种基于非线性Wiener过程、以健康度作为其性能退化指标的剩余寿命预测方法;通过对某引水工程边坡工程实例计算获得了其健康度变化曲线,建立了剩余寿命非线性预测模型,结果表明:该方法既可实现引水工程边坡健康状态评估,又可对其进行剩余寿命预测,且预测精度理想,可为边坡提供可靠的状态监控方法及预防性维修决策依据。 展开更多
关键词 引水工程边坡 模糊综合评判 健康度 非线性维纳过程 剩余寿命预测
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基于自适应非线性维纳过程的剩余寿命预测 被引量:1
18
作者 丁传彪 赵鑫 +2 位作者 朱海振 赵惠 张廷亮 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第8期105-113,119,共10页
作为预测与健康管理的核心技术,准确的剩余寿命预测对于提高系统的安全性与可靠性具有重要意义。在实际工程应用中,同类产品的不同个体之间通常存在差异,其退化路径并不相同。这就导致通过同类产品历史数据所学习到的模型或参数并不能... 作为预测与健康管理的核心技术,准确的剩余寿命预测对于提高系统的安全性与可靠性具有重要意义。在实际工程应用中,同类产品的不同个体之间通常存在差异,其退化路径并不相同。这就导致通过同类产品历史数据所学习到的模型或参数并不能准确拟合新设备的退化过程。为解决这一问题,基于非线性维纳退化模型提出了一种自适应寿命预测方法。建立同时考虑个体不确定性与测量不确定性的自适应非线性维纳退化模型,并通过卡尔曼滤波、期望最大算法与Rauch-Tung-Striebel平滑减弱维纳过程的马尔科夫性,实现参数的在线更新。通过时间-空间变换推导出对应剩余寿命分布概率密度函数的解析表达式。仿真退化数据与C-MAPSS退化数据集被用于实验验证,实验结果表示,所提出的自适应非线性维纳退化模型能够在线更新模型参数,提高预测精度。 展开更多
关键词 自适应 维纳过程 非线性 剩余寿命 卡尔曼滤波 期望最大算法
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基于隐含非线性维纳退化过程的剩余寿命预测 被引量:5
19
作者 杨家鑫 唐圣金 +3 位作者 李良 孙晓艳 祁帅 司小胜 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期328-340,共13页
准确的剩余寿命预测有助于提高系统的可靠性安全性,并降低系统全生命周期的经济成本。工程应用中,由于不确定测量的影响,随机退化系统的非线性退化特征一般处于隐含状态。针对现有隐含尺度变换非线性维纳退化过程主要应用于退化建模和... 准确的剩余寿命预测有助于提高系统的可靠性安全性,并降低系统全生命周期的经济成本。工程应用中,由于不确定测量的影响,随机退化系统的非线性退化特征一般处于隐含状态。针对现有隐含尺度变换非线性维纳退化过程主要应用于退化建模和寿命分布估计的问题,提出一种针对隐含尺度变换非线性维纳退化过程的剩余寿命预测方法。建立同时考虑测量误差和尺度变换非线性维纳过程的退化模型,并通过Kalman滤波方法根据设备现场退化数据进行参数在线更新。推导出考虑模型参数在线更新的剩余寿命概率密度函数和累积分布函数解析表达式。基于历史退化数据,提出一种针对隐含尺度变换非线性维纳退化过程模型未知参数的极大似然无偏估计方法。通过仿真退化数据和实际涡扇发动机数据进行实验验证。实验结果表明:同时考虑测量不确定性和非线性退化特征的剩余寿命预测方法具有更高的预测精度。 展开更多
关键词 剩余寿命 非线性 尺度变换 不确定测量 维纳过程 KALMAN滤波
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Wiener model identification and nonlinear model predictive control of a pH neutralization process based on Laguerre filters and least squares support vector machines 被引量:5
20
作者 Qing-chao WANG Jian-zhong ZHANG 《Journal of Zhejiang University-Science C(Computers and Electronics)》 SCIE EI 2011年第1期25-35,共11页
This paper deals with Wiener model based predictive control of a pH neutralization process.The dynamic linear block of the Wiener model is parameterized using Laguerre filters while the nonlinear block is constructed ... This paper deals with Wiener model based predictive control of a pH neutralization process.The dynamic linear block of the Wiener model is parameterized using Laguerre filters while the nonlinear block is constructed using least squares support vector machines (LSSVM).Input-output data from the first principle model of the pH neutralization process are used for the Wiener model identification.Simulation results show that the proposed Wiener model has higher prediction accuracy than Laguerre-support vector regression (SVR) Wiener models,Laguerre-polynomial Wiener models,and linear Laguerre models.The identified Wiener model is used here for nonlinear model predictive control (NMPC) of the pH neutralization process.The set-point tracking performance of the proposed NMPC is compared with those of the Laguerre-SVR Wiener model based NMPC,Laguerre-polynomial Wiener model based NMPC,and linear model predictive control (LMPC).Validation results show that the proposed NMPC outperforms the other three controllers. 展开更多
关键词 wiener model nonlinear model predictive control (NMPC) pH neutralization process Laguerre filters Least squares support vector machines (LSSVM)
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