[發明專利]一種大尺寸鋁合金零件生產線健康狀態評估方法

有效

• 申請號: 202011180938.8
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112270095B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 李波;馮樂樂;胡家文;鐘其水
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06K9/62;G06F119/02;G06F119/04
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

本發明公開了一種大尺寸鋁合金零件生產線健康狀態評估方法，涉及生產線維護技術領域。針對現有技術對復雜系統健康狀態進行整體評估具有評估結果不夠準確，無法解決固定權值帶來的累加效應等缺點。針對復雜系統的健康狀態評估，在系統結構方面，引入有向圖結合設備之間的輸入輸出關系，充分考慮了各個節點設備在整個系統健康評估中的不同貢獻度；在系統健康指數計算方面，摒棄傳統的固定權重融合的方法，通過對不同冗余度的數據進行分而治之，完全由數據“說話”，由數據動態決定自己的權重，能夠較為準確地得到復雜系統中所有節點設備的整體性能退化情況，最終得到的系統健康指數對于復雜系統的動態維護具有重大的意義。

技術領域

本發明涉及生產線維護技術領域，具體地，涉及一種大尺寸鋁合金零件生產線健康狀態的評估方法。

背景技術

隨著科學技術的飛速發展，現代制造業開始向自動化、集成化和智能化的方向邁進。隨著各種新型的制造技術如敏捷制造、柔性制造等的迅速發展，多設備制造系統的生產效率得到了很大提升，這對制造系統的可靠性提出了越來越高的要求，而對生產線設備進行狀態維護是保證離散制造系統可靠性的重要手段之一。

狀態維護是指通過傳感器獲得設備的實時狀態信息，利用先進的數據處理技術對監測到的設備信息進行分析，從而獲得當前的健康狀況。目前，有較多針對單設備進行健康狀態評估的方法，但是在對整個多設備生產線的健康狀態評估方面，還停留在設置固定權重相加的階段。

大尺寸鋁合金零件生產線具有設備規模大，結構復雜的特點，這些特點給整個系統的健康狀態評估帶來了難度。現有技術通過各個設備健康度對系統健康狀態進行整體評估具有評估結果不夠準確，無法解決固定權值帶來的累加效應等缺點。針對大尺寸鋁合金零件生產線的系統健康度評估，本發明專利提出一種根據數據重要度區分，動態設置權值的系統健康度計算方法。

發明內容

本發明針對現有技術對大尺寸鋁合金零件生產線健康狀態進行整體評估具有評估結果不夠準確，無法解決固定權值帶來的累加效應等缺點，以大尺寸鋁合金零件生產線為對象，提供了一種大尺寸鋁合金零件生產線健康狀態評估方法。

本發明技術方案為一種大尺寸鋁合金零件生產線的健康狀態評估方法，該方法包括：

步驟1：基于聚類方法建立大尺寸鋁合金零件生產線中各設備的健康狀態評估模型，計算各設備健康系數；

步驟1.1：標準狀態特征參數集獲?。阂栽O備由正常運行到故障整個過程的特征參數集作為數據輸入，對特征參數進行歸一化，選用K-means聚類算法進行聚類運算，得到該設備各個標準狀態的特征參數集；

步驟1.2：設備健康狀態量化：計算設備實時監測到的特征樣本與設備健康狀態特征參數集之間的馬氏距離；其中具體計算步驟如下：

1)計算每個特征信號X_i＝(x_i1,x_i2…x_in)的平均值與標準差：

其中，為每個特征信號的平均值，s_i為其標準差；

2)將特征信號正交獲得Z_ij，并求其轉置矩陣Z^T；計算正交矩陣的相關矩陣，其中每個元素：

則正交矩陣的相關矩陣

3)計算馬氏距離d_MD：

d_MD＝Z^TA^-1Z

4)歸一化得到設備的健康系數：