退化系统任务中止策略研究综述

对退化系统的任务中止策略展开研究。首先,将退化系统分为普通退化系统和随机过程退化系统,从多部件、多阶段、多状态等角度对普通退化系统提出的中止策略进行论述,从Wiener、Gamma等过程具有的不同性质对随机过程退化系统提出的中止策略进行论述;然后,通过讨论退化系统任务中止策略模型的实际应用可知,无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)是目前被应用最多的领域;最后,采用CiteSpace软件对这一领域的研究热点、趋势、前沿进行分析,结果表明,基于随机过程建立退化模型,并在制定任务中止策略的同时考虑预防维护、最优检测、任务冗余以及完美或不完美维修的联合优化模型虽然难度很大,但却具有相当大的发展空间。

PBC模式下单部件加速退化系统的视情维修策略优化

随着制造业向高质量服务型制造方向的转化,售后保障服务收入在企业收益中的比重不断增大,近年来PBC(Performance-BasedContract,PBC)模式在国外逐渐兴起,成为资本密集型企业的主要售后保障模式。针对一个单部件退化系统,提出了一种新的基于服务性能合同(PBC)的视情维修策略。首先,以Gamma分布对退化过程建模,考虑系统退化速度会随役龄或维修次数的增加而逐渐加快的情况,采用完美维修和不完美维修两种维修操作,不完美维修的维修时间会随着系统的退化水平和维修次数而随机改变。在此基础上,以利润最大化为目标,通过评估系统的长期维修成本率和平均可用性,基于改进的粒子群算法得到了最优视情维修策略。最后,通过数值算例和模型参数敏感性分析,验证了模型的适用性,相比传统成本模型,绩效模型在利润收入上提高了11.6%,在系统可用度上提高了2.4%。

考虑缓冲区库存的退化系统最优维修更换策略

为提高生产过程的连续性,在设备间设置缓冲区,假设上游设备不能修复如新的条件下,以缓冲区库存控制K和设备更换前故障次数N为决策变量,运用几何过程建立了退化系统维修更换模型。以最小化系统运行成本为目标,利用更新过程理论求得系统平均费用率C(N,K),并给出求解最优联合策略的演化算法。借助数值算例演示了本模型,通过灵敏度分析确定了最优策略和相关参数的关系。

具有小修和一般型更换策略的多状态退化系统

为了解决多状态退化系统问题,利用马尔可夫过程理论及补充变量法建立了微分方程组,并采用Laplace变换法及其反演方法,研究了带有小修和一般型更换维修策略的模型。假定系统连续退化成许多离散状态,在系统退化到失效状态时,实施更换函数为一般分布的更换策略,使系统修复如新;系统在每个退化状态可能随机失效,然后得到小修,得到了可靠度和首次故障前的平均时间的表达式,可用度和首次故障前的平均时间的Laplace变换式等重要的可靠性指标。该成果具有一定的理论和实际意义。

考虑质量损失的退化系统维护建模

为有效解决退化系统的预防性维护问题,以"两设备带缓冲区"的系统模型为研究对象,综合考虑产品质量损失和缓冲区的影响,建立以最小化单位运行成本为目标的预防性维护模型.基于田口质量损失理论,构建系统状态与质量损失间的函数关系;针对退化系统中的瓶颈设备和非瓶颈设备,分别建立基于可靠度和时间的预防性维护策略.根据约束理论,以瓶颈设备的预防性维护作为机会维护(OM)的决策点,利用期望成本节余函数来判断是否对非瓶颈设备进行机会维护.利用迭代算法寻找最优决策组合,并通过蒙特卡罗仿真对算例进行分析.结果表明,所建模型是可行且有效的;与计划维护策略相比,机会维护(OM)策略在降低成本和提高产出方面的表现更优.

多状态退化系统最优故障维修策略

针对多状态半马尔可夫退化系统,研究了系统发生故障后的维修模型.在系统的退化过程中,有多个不可逆的工作状态和故障状态.系统的所有故障均能修复且可忽略故障修复时间,修复后系统回到正常的工作状态.当系统发生故障时,系统的故障检测设备首先确定出当前所处的故障状态,然后采取相应的维修措施.基于系统长期平均成本率最低的决策准则,运用半马尔可夫决策过程的策略迭代算法给出了系统处于不同故障状态下的最优维修策略.以实例说明了求解最优故障维修策略的迭代过程.

基于RPN和多粒度语言集结系统的多状态退化系统故障分析

针对传统故障分析方法缺乏系统性的问题,以多状态退化系统为研究对象,引入风险优先数(RPN),借助多粒度语言评价集结系统,提出了一种新的多状态退化过程的评估方法。明晰了系统退化过程的关键环节和关键参量,更加全面地分析故障演变过程。以系统风险加权后的最低维修费用为目标,运用策略迭代算法,计算出不同故障状态下的最优维修策略。以算例说明故障分析过程,验证了所提方法的有效性和实用性。

基于性能指标融合的随机退化系统竞争失效分析

针对多元随机退化系统可靠性建模与计算的难点,考虑性能指标融合,构建了2个基于二元Wiener过程的随机退化模型;考虑退化失效和持续时间失效2类竞争失效形式,推导了性能指标不进行融合以及性能指标按照退化量的线性组合进行融合情形下,持续时间失效阈值为常数和随机变量时的系统可靠度解析表达式;提出了基于蒙特卡洛模拟的数值模拟算法,验证了解析结果的正确性,并可用于模拟性能指标按照任意形式进行融合情形下二元以及多元随机退化系统的可靠度。最后,通过数值算例验证了所提出模型与计算方法的有效性。

一类退化系统目标跟踪学习控制的吸引流形方法

针对一类退化系统目标跟踪的迭代学习控制问题进行了探讨．这类系统不满足目前对迭代学习控制通常所要求的收敛性条件,从而使得学习控制方法在这类系统上的应用遇到困难．为了解决这类问题,提出了一种新的设计方案——吸引流形方法．通过构造一个相应于所给系统稳定而吸引的流形,且在构造的过程中同时设计出学习控制函数序列,以使完成对所给期望目标的跟踪．同时也讨论了这种方法的可实现问题．另外,该方法可无本质困难地应用到相应的非线性系统上．

动态运行环境下退化系统最佳检测周期的确定

研究了运行在动态随机环境下退化系统的最佳检测周期。系统的运行环境用时间连续状态离散的马尔可夫过程描述,系统受磨损和冲击复合损伤下逐渐退化。以系统稳态平均可用度作为维修策略优化目标,寿命周期单位时间费用预算为约束条件,建立了一个关于检测周期的非线性规划模型,用遗传算法实现了检测周期的优化。最后通过算例验证了该模型和算法的可行性。

一类复杂可修退化系统模型分析

本文用算子半群理论给出了一类复杂可修退化系统动态非负解的存在惟一性证明,并进一步证明了0是系统主算子的简单本征值。

寿命服从伽马分布的退化系统的最优订货更换策略

在可修退化系统中引入提前订货机制,将系统订货时刻M作为决策变量,与系统更换时刻N形成二维联合策略（N,M）。在假设系统寿命服从伽马分布、补货提前期服从指数分布的条件下,利用更新过程理论求得系统平均费用率表达式,进而研究了最优的二维联合策略以使系统的平均费用率最小。通过算例给出最优策略的数值解,并对相关参数作了敏感度分析。

服从延迟几何过程退化系统的订货-更换策略优化

建立了以可用度为约束的可修退化系统的订货更换模型,以系统故障次数N为订货更换策略,在第N-1次故障维修后发出订单、第N次故障后进行更换.利用延迟的几何过程刻画系统退化特征,给出了系统经维修后寿命分布的通项表达式.借助更新过程理论求得系统长期运行的平均可用度与费用率.在系统满足预期可用度的前提下,得出最优的策略使得平均费用率最低.最后,通过数值算例演示了本模型的有效性.

一类非对称五次退化系统的分支分析

研究了一类非对称五次退化系统的稳定性和分支问题.由局部稳定性分析和Hopf分支定理,讨论了Hopf分支及其稳定性;利用一阶Melnikov函数,分别得到了围绕一个平衡点的小同宿分支和围绕三个平衡点的大同宿分支的分支曲线;推导了对应的Picard-Fuchs方程,由此证明了在退化Hopf和退化同宿分支点之间存在重极限环分支,并得到分支曲线计算公式.各分支曲线将参数平面分割为不同区域,给出了完整的分支图和各区域上的相轨线结构.

二次时滞退化系统的稳定性

利用Lyapunov方法对二次时滞退化系统进行定性、定量分析并给出了该类系统的零解一致稳定域和渐近稳定域的大小估计。当初始扰动是在稳定域时 ,二次时滞退化系统的初始值问题的解一致稳定 ;当初始扰动是在渐近稳定域时 ,二次时滞退化系统的初始值问题的解趋于零。这些判据与时滞无关 ,容易测试且便于工程上的应用。

分数阶退化系统的可容许性分析

文章研究分数阶退化系统的可容许性.根据严格无等式约束线性矩阵不等式,给出分数阶退化系统及相应闭环系统的可容许性的充分必要条件.最后给出几个数值例子来验证结论的可行性.

一类复杂可修退化系统解的渐近稳定性

研究了一类复杂可修退化系统,通过分析主算子的谱特征,给出了系统解的存在性,进而得到了该系统的渐近稳定性.

单部件加速退化系统的视情维修策略优化

针对单部件加速退化系统,研究了基于灰色模型、偏最小二乘回归和改进灰狼算法的最优视情维修策略,通过优化检测间隔和临近失效阈值最小化系统的平均维修费用率。维修策略优化中,考虑到维修数据的稀疏特性,利用适合小样本建模的灰色模型理论建立系统的加速退化模型;考虑了维修次数、系统退化状态与系统维修用时之间的多重相关性,利用偏最小二乘法建立了维修用时的多变量回归模型。在此基础上,给出基于系统平均维修费用率的目标函数,利用改进灰狼算法求解最优决策变量。通过算例说明了该最优视情维修策略的可行性。

二元性能相关多阶段退化系统可靠性建模与分析

针对具有两个相关性能指标的随机退化系统,考虑退化过程的多阶段特征,采用Copula函数描述性能指标间的相关关系,建立多阶段二元相关Wiener过程退化模型。给出系统可靠度的解析表达式,提出蒙特卡洛方法模拟系统可靠度的流程步骤,得到系统可靠度的数值解,并验证了解析解的正确性。最后,通过数值算例验证模型的有效性。

退化系统检查间隔优化和全寿命检修费用的概率分布

很多工程问题需要估计全寿命费用,在全寿命费用的构成要素中,检修费用是最难估计的部分。文章考虑具有已知使用寿命的退化系统的检修费用估计。为探寻系统是否处于缺陷状态,系统经历周期检查。问题是优化检查周期,并确定全寿命检修费用的概率分布。我们使用仿真方法解这个问题,并显示其全寿命检修费用的平均估计可能沒有代表性。