基于自适应神经模糊推理系统的避雷器有效运行寿命估计方法

估算金属氧化物避雷器的使用寿命一直是一项挑战,它决定着输电系统的安全稳定运行。基于此,文中提出了一种基于自适应神经模糊推理系统(adaptive neuro-fuzzy inference system,ANFIS)和支持向量机回归(support vector machine for regression,SVR)组成的组合时间序列预测模型,用于估算金属氧化物避雷器(metal oxide surge arrester,MOSA)的使用寿命。首先,文中进行了现场测量,考虑到该分量是避雷器监测中最常用的MOSAs劣化水平指标之一,以建立由泄漏电流三次谐波分量值组成的时间序列数据库;接着,利用ANFIS、SVR和仿真数据库,建立组合预测模型;随后,文中使用3种类型的误差:即MSE、MAE和MAPE评估预测模型的性能。最后,在对模型进行评估之后,利用所提模型对MOSA的使用寿命估算,研究结果表明,使用组合模型预测比基于ANFIS和SVR的模型提供的预测更准确,可提升估算MOSA使用寿命的精度18.9%。

基于Transformer-LSTM网络的轴承寿命预测

轴承是旋转机械设备中的重要部件,由于工况、材质、加工方式等原因,轴承寿命时长相差许多。传统的并行或串行神经网络预测方式,对数据集有一定要求。因此,需要一种能够适用于不同数据长短的轴承剩余使用寿命预测网络。为此提出了一种能够预测不同寿命时长的Transformer-LSTM串并行神经网络预测模型。通过将Transformer解码层进行重构,并与长短期记忆时序神经网络(long short-term memory,LSTM)网络结构融合,实现轴承寿命数据的串并行预测处理。试验结果表明Transformer-LSTM神经网络能够精准预测长、中、短不同寿命时长的轴承失效时间,具有较强的模型泛化能力,提升轴承寿命预测精度与模型的泛化能力。

基于Weibull分布的航空装备部件寿命预测研究

针对现代航空装备的PHM需求,为提高Weibull分布在寿命预测中的精确度,提出了综合运用最小二乘法及平均秩次法对预测模型进行参数估计的方法,在此基础上建立了航空装备部件的寿命预测模型。对某型歼击机上航电系统中15个相同的核心部件进行了实验,分别用近似中位秩公式和平均秩次法处理实验数据,并对二者的拟合效果进行对比分析,结果显示平均秩次法的估计精度较高。寿命预测的结果表明,设备工作到3106.2 h后可靠度下降到50%以下,与实际维护中平均每3000 h进行一次检修或更换部件的情况基本相符。

基于超程时间和吸合时间建模的继电器双变量寿命预测方法的研究

继电器寿命是表征继电器可靠性的重要指标,超程时间和吸合时间是表征继电器寿命的重要特性参数。继电器触点在开断和闭合过程中,由于电弧等的侵蚀作用造成触点的电磨损。随着触点电磨损的增加,触点的厚度逐渐减少,造成超程时间减小,吸合时间增大。针对现行的继电器可靠性寿命试验方法中存在的问题:① 抽样试验概率统计方法估计电寿命的可靠度较低;② 试验周期长,耗费人力、物力及电能;③ 试验是破坏性的。文中提出了基于超程时间和吸合时间建模的继电器双变量寿命预测方法, 建立了趋势项时间序列预测数学模型和平稳项时间序列预测数学模型,并对两种预测数学模型进行了参数辨识。实验结果表明,该方法是有效的。

采用超程时间建模的航空航天继电器寿命预测方法的研究

提出以电磁继电器超程时间为变量，运用时间序列回归分析和数理统计分析方法，建立航天密封继电器超程时间减小曲线寿命预测数学模型。预测和实测结果的比较，表明了该方法的有效性。

在役高桩码头横梁剩余寿命预测

从影响高桩码头结构抗力变化的氯离子、混凝土碳化、混凝土强度等随时间变化的主要因素入手,考虑了材料本身的不确定性。综合分析后,将横梁构件钢筋混凝土锈蚀时间作为变量,建立了横梁抗力随时间变化的模型,计算了该港区的码头横梁可靠指标,并和规范要求的可靠指标联合求解,得出了其使用年限。结果表明符合该工程实际。研究结果可为高桩码头结构寿命预测提供科学的依据。

基于LCD和GMM的滚动轴承寿命预测方法

滚动轴承寿命预测的关键在于振动信号特征提取和模式识别,提出基于局部特征尺度分解(LCD)和高斯混合模型(GMM)的滚动轴承寿命预测方法。首先在对滚动轴承全寿命数据进行LCD分解后,提取各个分量的特征值并加入时间因子重构特征向量;然后利用GMM对全寿命数据的特征向量进行聚类,将全寿命数据在时域上分成若干个退化状态;最后将不同退化状态下的数据作为训练样本对神经网络进行训练,并采用训练好的神经网络对滚动轴承寿命进行预测。实验数据的分析结果表明,将LCD、GMM和径向基神经网络相结合可以有效地实现滚动轴承寿命预测。

不同时间尺度GM(1,1)模型对城市生活污水排放量预测的影响

研究城市生活污水排放量,有利于解决城市周边的水环境污染问题,实现水资源的可持续利用。运用1986-2010年城市生活污水排放量数据建立一系列不同时间尺度的灰色GM(1,1)模型,探讨不同时间序列建模对于模型精度的影响。研究表明,距离预测现状年越近,建模时间尺度为15a的模型精度越高,进而对我国2011-2015年城市生活污水排放量进行预测,并与滚动法预测模型的成果对比。预测结果表明,2011-2015年城市生活污水排放量逐年增加,到2015年我国城市生活污水排放量在499.21-515.19亿t之间,比2010年增加了31.44%～35.65%。

基于技术状况的混凝土公路桥梁周期性预防性养护策略研究

随着现代交通运输的发展,其养护要求也日益提高。长期所采用的必要性养护维修方式已经不能完全适应现代交通基础设施运营和管理的需要,预防性养护是一种转变被动性养护为主动性养护的有效方法。首先,基于某地区国省干线典型公路桥梁需求,通过引入超载系数和分层次评定法,给出了考虑交通强度影响的桥梁预防性养护病害确定方法。其次,建立了桥梁技术状况退化模型,并依据某地区长期监测数据确定了退化模型参数取值。此外,给出了4种不同的周期性预防性养护策略,推导了4种不同周期性预防性养护策略下桥梁技术状况退化预测表达式。最后,开展了桥梁全寿命周期预防性养护费用分析,建立了预防性养护的开始时间和间隔时间优化模型。在上述基础上,以某国道公路桥梁为例,进行了工程案例分析,给出了预防性养护方案。研究结果表明,预防性养护不但可以提高桥梁结构的技术状况,而且能够减缓劣化的速率,从很大程度上延缓桥梁由2类桥进入3类桥的时间。相比于传统的矫正性养护,预防性养护在经济效益和社会效益方面都有着明显的优势。

服役工况下车用超级电容器模组寿命预估方法研究

超级电容器具有充放电速度快、功率密度高等优点,在新能源汽车动力系统等方面有广泛的应用前景。但由于车用超级电容器的老化过程与工况及行驶条件等因素密切相关,在复杂的耦合因素影响下,实际寿命可能会与实验室测得的标称寿命不一致。该文提出一种基于实际服役工况下公交车的监控数据预估超级电容器模组寿命的方法。首先,针对监控数据采样频率和精度较低的问题,采用限定记忆最小二乘法对服役工况数据进行参数辨识得到容值及内阻,发现其具有时序性、季节性的特点。其次,基于容值和内阻的变化规律,提出基于Prophet算法的寿命预估方法。最后,通过前向链法验证,结果表明误差符合预期。Prophet算法可引入背景化知识调整预测结果,对季节性和周期性明显的时序数据预测具有优势。

松阿扁叶蜂防治指标、测报及生命表的初步研究

松阿叶峰(Acantholyda posticalis Matsumura)是樟子松、油松的重要食叶害虫。为有效地治理该害虫,我们对其防治指标、测报方法及生命表进行了系统的研究。通过林间接虫试验和实际危害,食叶量为35％已达到危害经济阈值,即在长50cm标准枝上有4头幼虫,订为防治指标。发生期的预报采用历期法、有效积温、物候及温度指标法。幼虫发育起点温度为13.48℃,有效积温为106.72日度。日平均温度达到23℃时成虫大量羽化,发生量可以通过种群超势指数Ⅰ来预报。通过生命表研究看出:卵、初孵幼虫死亡及越冬后滞育是种群变动的关键因子。

考虑时间相关性的电动汽车全生命周期碳排放量预测

电动汽车碳排放影响因素较多,导致其精确预测难度较大。为此,本工作提出考虑时间相关性的电动汽车全生命周期碳排放量预测方法。从全生命周期理论出发,计量边际发电量、线损率、煤炭生产环节产生的碳排放量、电煤运输环节产生的碳排放量与发电环节的碳排放量,并将时间相关性应用到电动汽车行驶特征分析,计算直接碳排放量,以此完成考虑时间相关性的电动汽车全生命周期碳排放量预测。实验结果表明:在车辆上坡、下坡、拥堵与正常行驶情况下的碳排放量预测准确度较高,满足电动汽车碳排放量预测需求。

Weibull分布定时无失效数据可靠性分析方法

定时无失效数据的处理是当前工程中亟需解决的问题.为此,提出一种Weibull分布定时无失效数据可靠性分析方法,在形状参数下限已知的情况下,给出了可靠度和使用寿命的单侧置信下限,从而能够根据定时无失效数据对产品进行高置信水平的可靠性评定.大量Monte Carlo模拟验证结果表明,该方法既可以充分利用定时无失效数据,又能对Weibull分布无失效数据进行累加,所以增大了信息量,提高了预测精度.文中给出某型号高压容器定时无失效寿命试验数据的计算实例.

飞机退役时限及补充数量的预测研究

飞机的退役是航空装备管理中的重要问题之一.为科学合理地确定飞机退役时限,针对部队飞机使用情况,以某型飞机为例,对飞机的剩余寿命进行详细分析,应用统计学方法,探讨了飞机退役时限和数量的变化规律,在此基础上建立了飞机补充数量预测模型.并结合空军装备发展的实际,对飞机使用过程中的更新换代问题进行了探讨.