[發明專利]一種用于評估CRH380型走行部系統健康狀態的方法

在審

• 申請號: 202011187692.7
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112729878A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 程超;王久赫;王艷
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08;G06F30/27;G06F119/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于置信規則庫的CRH380型走行部系統健康狀態評估方法，具體涉及大型復雜系統可靠性領域。該評估方法包括：采集CRH380型走行部系統在不同健康狀態下測量數據作為訓練數據，由領域專家給出庫的初始參數，并建立對應的訓練模型；根據測量數據量化評估過程中存在的監測和環境不確定性；基于證據折扣方法得到修正后的屬性可靠性；根據先驗信息量化認知不確定性，并構建專家可靠性模型；采集CRH380型走行部系統實時工況下的測量數據作為測試數據；將已量化的三層不確定性因子融入置信規則庫中，并與系統真實健康狀態閾值進行擬合，對測試數據進行評估結果的分析。本發明無需了解復雜系統的數學模型，并可以有效地評估大型復雜設備的健康狀態。

技術領域

本發明屬于可靠性領域，其中具體涉及到的是一種高速列車走行部系統的健康狀態方法。

背景技術

在評估高速列車走行部的健康狀態的方法中，可以區分為:(i)基于數據驅動的方法；(ii) 基于模型的方法；(iii)基于知識的方法?；跀祿寗臃椒◤挠^測系統的時間序列中了解健康狀態的演變并為高速列車走行部的健康狀態評估提供了信息豐富的結果。然而，求解的過程并不是透明的，即對系統的變化缺少物理解釋；必須了解合適的失效閾值或者健康等級，這個條件在一些系統中可能是很難實現的，特別是在了解系統機理有限的情況下，評估高速列車走行部的健康狀態會受到限制。

基于模型的方法通過分析殘差來評估系統的健康狀態，不通過設置健康等級或失效閾值。事實上，這類方法與系統機理模型緊密結合，可以很方便實現系統的狀態監控。但由于缺乏系統的精準解析表達式，往往表現不佳；基于知識的建模方法善于發現局部故障和系統異常狀態的因果關系，所以經常被應用于工程中。但隨著科學技術的發展和其他領域的科學難題的不斷突破，高速列車走行部的集成度越來越高，復雜耦合關系越來越難辨析，系統的完整、準確知識很難被獲??；此外，對于現有的評估方法，評估系統的真實健康狀態和預期結果之間的預期錯配是至關重要的。為此，必須考慮影響健康狀態評估的所有不確定性來源：

(1)受傳感器自身性能影響的監測不確定性。例如，由于同源傳感器之間的微觀結構差異，或者由于日后無法預見的負荷等因素導致監測性能的下降；

(2)受操作環境和外部條件影響的環境不確定性；

(3)高速列車走行部評估過程建模以及參數知識的不完善引起的認知不確定性；

綜上，亟需一種開發一種可以有效結合定量信息與定性知識的健康狀態評估方法，同時考慮評估過程中存在的三層不確定性的影響，對高速列車走行部這類大型復雜系統進行在線監控，及時確定走行部系統的健康狀態，并為后期維修提供支撐。

發明內容

一種用于評估CRH380型走行部系統的健康狀態的設計方法，其特征在于，包括：

步驟一，采集CRH380型走行部系統在不同種健康狀態下的測量數據作為訓練數據，由領域專家給出置信規則庫中初始參數的先驗信息，并建立初始參數的訓練模型；

步驟二，根據測量數據量化評估過程中存在的監測不確定性和環境不確定性(二者均與傳感器相關，并區分為靜態因素和動態因素)；

步驟三，基于證據折扣方法融合量化后的靜態、動態因素得到修正后的屬性可靠性；

步驟四，根據初始專家經驗量化系統的認知不確定性因素，并構建專家可靠性模型；

步驟五，采集CRH380型走行部系統實時工況下的測量數據作為測試數據；

步驟六，將上述已量化的三層不確定性因子融入置信規則庫評估模型中，并與系統真實健康狀態閾值進行擬合，對測試數據進行評估結果的分析。

優選地，在步驟一中，CRH380走行部系統在不同健康狀態的測量數據有溫度和振動兩種物理特征數據；選擇式(1)所示由領域專家給出置信規則庫的初始值。假設有模型中的第k條規則表示方法如下：