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Accurate and efficient remaining useful life prediction of batteries enabled by physics-informed machine learning 被引量:1
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作者 Liang Ma Jinpeng Tian +2 位作者 Tieling Zhang Qinghua Guo Chunsheng Hu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期512-521,共10页
The safe and reliable operation of lithium-ion batteries necessitates the accurate prediction of remaining useful life(RUL).However,this task is challenging due to the diverse ageing mechanisms,various operating condi... The safe and reliable operation of lithium-ion batteries necessitates the accurate prediction of remaining useful life(RUL).However,this task is challenging due to the diverse ageing mechanisms,various operating conditions,and limited measured signals.Although data-driven methods are perceived as a promising solution,they ignore intrinsic battery physics,leading to compromised accuracy,low efficiency,and low interpretability.In response,this study integrates domain knowledge into deep learning to enhance the RUL prediction performance.We demonstrate accurate RUL prediction using only a single charging curve.First,a generalisable physics-based model is developed to extract ageing-correlated parameters that can describe and explain battery degradation from battery charging data.The parameters inform a deep neural network(DNN)to predict RUL with high accuracy and efficiency.The trained model is validated under 3 types of batteries working under 7 conditions,considering fully charged and partially charged cases.Using data from one cycle only,the proposed method achieves a root mean squared error(RMSE)of 11.42 cycles and a mean absolute relative error(MARE)of 3.19%on average,which are over45%and 44%lower compared to the two state-of-the-art data-driven methods,respectively.Besides its accuracy,the proposed method also outperforms existing methods in terms of efficiency,input burden,and robustness.The inherent relationship between the model parameters and the battery degradation mechanism is further revealed,substantiating the intrinsic superiority of the proposed method. 展开更多
关键词 Lithium-ion batteries remaining useful life Physics-informed machine learning
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Remaining Useful Life Prediction of Aeroengine Based on Principal Component Analysis and One-Dimensional Convolutional Neural Network 被引量:4
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作者 LYU Defeng HU Yuwen 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2021年第5期867-875,共9页
In order to directly construct the mapping between multiple state parameters and remaining useful life(RUL),and reduce the interference of random error on prediction accuracy,a RUL prediction model of aeroengine based... In order to directly construct the mapping between multiple state parameters and remaining useful life(RUL),and reduce the interference of random error on prediction accuracy,a RUL prediction model of aeroengine based on principal component analysis(PCA)and one-dimensional convolution neural network(1D-CNN)is proposed in this paper.Firstly,multiple state parameters corresponding to massive cycles of aeroengine are collected and brought into PCA for dimensionality reduction,and principal components are extracted for further time series prediction.Secondly,the 1D-CNN model is constructed to directly study the mapping between principal components and RUL.Multiple convolution and pooling operations are applied for deep feature extraction,and the end-to-end RUL prediction of aeroengine can be realized.Experimental results show that the most effective principal component from the multiple state parameters can be obtained by PCA,and the long time series of multiple state parameters can be directly mapped to RUL by 1D-CNN,so as to improve the efficiency and accuracy of RUL prediction.Compared with other traditional models,the proposed method also has lower prediction error and better robustness. 展开更多
关键词 AEROENGINE remaining useful life(rul) principal component analysis(PCA) one-dimensional convolution neural network(1D-CNN) time series prediction state parameters
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End-cloud collaboration method enables accurate state of health and remaining useful life online estimation in lithium-ion batteries 被引量:4
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作者 Bin Ma Lisheng Zhang +5 位作者 Hanqing Yu Bosong Zou Wentao Wang Cheng Zhang Shichun Yang Xinhua Liu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第7期1-17,I0001,共18页
Though the lithium-ion battery is universally applied,the reliability of lithium-ion batteries remains a challenge due to various physicochemical reactions,electrode material degradation,and even thermal runaway.Accur... Though the lithium-ion battery is universally applied,the reliability of lithium-ion batteries remains a challenge due to various physicochemical reactions,electrode material degradation,and even thermal runaway.Accurate estimation and prediction of battery health conditions are crucial for battery safety management.In this paper,an end-cloud collaboration method is proposed to approach the track of battery degradation process,integrating end-side empirical model with cloud-side data-driven model.Based on ensemble learning methods,the data-driven model is constructed by three base models to obtain cloud-side highly accurate results.The double exponential decay model is utilized as an empirical model to output highly real-time prediction results.With Kalman filter,the prediction results of end-side empirical model can be periodically updated by highly accurate results of cloud-side data-driven model to obtain highly accurate and real-time results.Subsequently,the whole framework can give an accurate prediction and tracking of battery degradation,with the mean absolute error maintained below 2%.And the execution time on the end side can reach 261μs.The proposed end-cloud collaboration method has the potential to approach highly accurate and highly real-time estimation for battery health conditions during battery full life cycle in architecture of cyber hierarchy and interactional network. 展开更多
关键词 State of health remaining useful life End-cloud collaboration Ensemble learningDifferential thermal voltammetry
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Remaining Useful Life Prediction of Rolling Element Bearings Based on Different Degradation Stages and Particle Filter 被引量:1
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作者 LI Qing MA Bo LIU Jiameng 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2019年第3期432-441,共10页
A method is proposed to improve the accuracy of remaining useful life prediction for rolling element bearings,based on a state space model(SSM)with different degradation stages and a particle filter.The model is impro... A method is proposed to improve the accuracy of remaining useful life prediction for rolling element bearings,based on a state space model(SSM)with different degradation stages and a particle filter.The model is improved by a method based on the Paris formula and the Foreman formula allowing the establishment of different degradation stages.The remaining useful life of rolling element bearings can be predicted by the adjusted model with inputs of physical data and operating status information.The late operating trend is predicted by the use of the particle filter algorithm.The rolling bearing full life experimental data validate the proposed method.Further,the prediction result is compared with the single SSM and the Gamma model,and the results indicate that the predicted accuracy of the proposed method is higher with better practicability. 展开更多
关键词 DIFFERENT life STAGES of state space model remaining useful life prediction of ROLLING element bearing particle filter
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Machine learning techniques for prediction of capacitance and remaining useful life of supercapacitors: A comprehensive review 被引量:1
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作者 Vaishali Sawant Rashmi Deshmukh Chetan Awati 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期438-451,I0011,共15页
Supercapacitors are appealing energy storage devices for their promising features like high power density,outstanding cycling stability,and a quick charge–discharge cycle.The exceptional life cycle and ultimate power... Supercapacitors are appealing energy storage devices for their promising features like high power density,outstanding cycling stability,and a quick charge–discharge cycle.The exceptional life cycle and ultimate power capability of supercapacitors are needed in the transportation and renewable energy generation sectors.Hence,predicting the capacitance and lifecycle of supercapacitors is significant for selecting the suitable material and planning replacement intervals for supercapacitors.In addition,system failures can be better addressed by accurately forecasting the lifecycle of SCs.Recently,the use of machine learning for performance prediction of energy storage materials has drawn increasing attention from researchers globally because of its superiority in prediction accuracy,time efficiency,and costeffectiveness.This article presents a detailed review of the progress and advancement of ML techniques for the prediction of capacitance and remaining useful life(RUL)of supercapacitors.The review starts with an introduction to supercapacitor materials and ML applications in energy storage devices,followed by workflow for ML model building for supercapacitor materials.Then,the summary of machine learning applications for the prediction of capacitance and RUL of different supercapacitor materials including EDLCs(carbon based materials),pesudocapacitive(oxides and composites)and hybrid materials is presented.Finally,the general perspective for future directions is also presented. 展开更多
关键词 SUPERCAPACITORS Energy storage materials Artificial neural network Machine learning Capacitance prediction remaining useful life
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Remaining Useful Life Estimation of Lithium-Ion Battery Based on Gaussian Mixture Ensemble Kalman Filter
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作者 Ruoxia Li Siyuan Zhang Peijun Yang 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2022年第4期340-349,共10页
The remaining useful life(RUL)prediction is a crucial indicator for the lithium-ion battery health prognostic.The particle filter(PF),used together with an empirical model,has become one of the most well-accepted tech... The remaining useful life(RUL)prediction is a crucial indicator for the lithium-ion battery health prognostic.The particle filter(PF),used together with an empirical model,has become one of the most well-accepted techniques for RUL prediction.In this work,a novel filtering algorithm,named the Gaussian mixture model(GMM)-ensemble Kalman filter(EnKF)is proposed.It embeds the Gaussian mixture model in the EnKF framework to cope with the non-Gaussian feature of the system state space,and meanwhile address some of the major shortcomings of the PF.The GMM-EnKF and the PF are both applied on public data sets for RUL prediction and the simulation results show superiority of our proposed approach to the PF. 展开更多
关键词 lithium-ion battery Gaussian mixture model ensemble Kalman filter(EnKF) remaining useful life(rul)
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Enhanced battery life prediction with reduced data demand via semi-supervised representation learning
7
作者 Liang Ma Jinpeng Tian +2 位作者 Tieling Zhang Qinghua Guo Chi Yung Chung 《Journal of Energy Chemistry》 2025年第2期524-534,I0011,共12页
Accurate prediction of the remaining useful life(RUL)is crucial for the design and management of lithium-ion batteries.Although various machine learning models offer promising predictions,one critical but often overlo... Accurate prediction of the remaining useful life(RUL)is crucial for the design and management of lithium-ion batteries.Although various machine learning models offer promising predictions,one critical but often overlooked challenge is their demand for considerable run-to-failure data for training.Collection of such training data leads to prohibitive testing efforts as the run-to-failure tests can last for years.Here,we propose a semi-supervised representation learning method to enhance prediction accuracy by learning from data without RUL labels.Our approach builds on a sophisticated deep neural network that comprises an encoder and three decoder heads to extract time-dependent representation features from short-term battery operating data regardless of the existence of RUL labels.The approach is validated using three datasets collected from 34 batteries operating under various conditions,encompassing over 19,900 charge and discharge cycles.Our method achieves a root mean squared error(RMSE)within 25 cycles,even when only 1/50 of the training dataset is labelled,representing a reduction of 48%compared to the conventional approach.We also demonstrate the method's robustness with varying numbers of labelled data and different weights assigned to the three decoder heads.The projection of extracted features in low space reveals that our method effectively learns degradation features from unlabelled data.Our approach highlights the promise of utilising semi-supervised learning to reduce the data demand for reliability monitoring of energy devices. 展开更多
关键词 Lithium-ion batteries Battery degradation remaining useful life Semi-supervised learning
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基于智能数模融合的锂离子电池剩余使用寿命预测
8
作者 周文璐 郑燕萍 +1 位作者 杨丞 晏莉琴 《汽车技术》 北大核心 2025年第2期55-62,共8页
为了提高电池剩余使用寿命(RUL)的预测准确性,基于融合健康指标和构建的电池容量衰退模型,采用粒子群(PSO)优化极限学习机(ELM),结合随机扰动无迹粒子滤波(RP-UPF)的智能数模融合方法对B0005、B0006、B0018号电池的RUL进行预测。研究结... 为了提高电池剩余使用寿命(RUL)的预测准确性,基于融合健康指标和构建的电池容量衰退模型,采用粒子群(PSO)优化极限学习机(ELM),结合随机扰动无迹粒子滤波(RP-UPF)的智能数模融合方法对B0005、B0006、B0018号电池的RUL进行预测。研究结果表明:该方法在电池的整个生命周期保持了较高的预测准确性,同时,显著提升了电池RUL预测的精度。 展开更多
关键词 锂离子电池 剩余使用寿命 融合健康指标 智能数模融合方法
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面向装备RUL预测的平行仿真技术 被引量:4
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作者 葛承垄 朱元昌 邸彦强 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期725-736,共12页
装备平行仿真是系统建模与仿真领域的新兴仿真技术,已经成为研究热点。在装备维修保障领域中,分析了装备剩余寿命(RUL)预测存在的突出问题,即模型参数固定、不具备自适应演化能力,成为阻碍实现装备剩余寿命自适应预测的首要因素。结合... 装备平行仿真是系统建模与仿真领域的新兴仿真技术,已经成为研究热点。在装备维修保障领域中,分析了装备剩余寿命(RUL)预测存在的突出问题,即模型参数固定、不具备自适应演化能力,成为阻碍实现装备剩余寿命自适应预测的首要因素。结合装备平行仿真理论,在建模分析的基础上提出了面向装备剩余寿命预测的平行仿真框架,该框架以Wiener状态空间模型为基础仿真模型,在动态注入的装备退化观测数据驱动下,利用期望最大化(EM)算法在线更新模型参数,并利用卡尔曼滤波(KF)算法实现仿真输出数据与观测数据的同化(DA),从而实现仿真模型动态演化,使得仿真输出不断逼近装备真实退化状态,为准确预测剩余寿命提供高逼真度仿真模型和数据输出。以某轴承性能退化数据为数据驱动源,对该框架进行了验证,仿真结果表明平行仿真方法能准确仿真装备性能退化过程,在提高预测精度的基础上实现了装备剩余寿命的自适应预测,有力证明了平行仿真方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 平行仿真 模型演化 剩余寿命(rul) 数据同化(DA) 参数估计
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基于NGO-CNN-BiLSTM神经网络的动态质子交换膜燃料电池剩余使用寿命预测 被引量:1
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作者 许亮 任圆圆 李俊芳 《汽车工程师》 2024年第3期1-7,共7页
为解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)剩余使用寿命(RUL)预测精度不高的问题,提出了一种基于北方苍鹰优化(NGO)、卷积神经网络(CNN)和双向长短时记忆(BiLSTM)神经网络的动态燃料电池RUL预测模型。首先,利用NGO对CNN-BiLSTM模型的学习率、隐... 为解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)剩余使用寿命(RUL)预测精度不高的问题,提出了一种基于北方苍鹰优化(NGO)、卷积神经网络(CNN)和双向长短时记忆(BiLSTM)神经网络的动态燃料电池RUL预测模型。首先,利用NGO对CNN-BiLSTM模型的学习率、隐藏节点及正则化系数进行寻优,然后,通过CNN-BiLSTM模型的卷积层对输入数据进行特征提取,输入到BiLSTM层进行时序建模和预测。同时,利用小波阈值去噪算法对原始数据进行平滑处理,采用皮尔逊相关系数提取模型输入变量,并搭建NGO-CNN-BiLSTM神经网络功率预测模型。仿真验证结果表明,该方法预测精度达99.49%,高于其他对比模型的预测精度。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 NGO-CNN-BiLSTM网络 剩余使用寿命预测
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融合Transformer的剩余使用寿命预测模型
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作者 郑红 刘文 +1 位作者 邱俊杰 余金浩 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期847-856,共10页
剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)预测对大型设备的故障预测与健康管理十分重要。然而,一些设备监测数据具有维度高、规模大、强耦合、参数时变等非线性特征,这些特征会导致RUL预测的准确性较低。为此引入Transformer解码器,并... 剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)预测对大型设备的故障预测与健康管理十分重要。然而,一些设备监测数据具有维度高、规模大、强耦合、参数时变等非线性特征,这些特征会导致RUL预测的准确性较低。为此引入Transformer解码器,并通过多头注意力机制综合全局信息,提出了一种基于多尺度双向长短期记忆网络和Transformer的神经网络模型,以提高模型预测精度。选取航空发动机作为研究对象,使用各个模型在NASA的C-MPASS数据集上进行对比实验,结果表明,在剩余使用寿命预测方面,该文提出的融合Transformer模型的多尺度双向长短期记忆网络模型在准确率和均方根误差指标上均优于其他对比模型。 展开更多
关键词 剩余使用寿命 故障预测与健康管理 双向长短期记忆网络 TRANSFORMER
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质子交换膜燃料电池退化机制及寿命预测方法综述 被引量:3
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作者 章雷其 林沁 +5 位作者 刘敏 吴启亮 张雪松 赵波 胡亮 杨志宾 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期265-276,共12页
故障诊断与寿命预测是解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统寿命短、成本高的有效方法。综述了PEMFC系统的退化机制,包括质子交换膜、催化层、扩散层等各个组件的退化机理。从本征因素和外部因素两方面总结了影响PEMFC系统老化的影响因素... 故障诊断与寿命预测是解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统寿命短、成本高的有效方法。综述了PEMFC系统的退化机制,包括质子交换膜、催化层、扩散层等各个组件的退化机理。从本征因素和外部因素两方面总结了影响PEMFC系统老化的影响因素,特别是在运行管理过程中操作不当会加速PEMFC系统老化。介绍了表征PEMFC老化程度的常用退化性能指标,退化性能指标的选择对寿命预测方法的研究有重要意义,介绍了不同指标的优缺点以及适用情况。从模型驱动方法、数据驱动方法和混合驱动方法3方面介绍了常见的PEMFC系统寿命预测方法。模型驱动和数据驱动方法各有优缺点,混合方法可结合二者优点并提高预测的精度和准确性。最后展望了预测研究的未来发展方向。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 故障分析与寿命预测 剩余使用寿命 退化机制 退化性
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基于PCA-GWO-GRU的锂离子电池剩余使用寿命预测 被引量:1
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作者 李钰 卓晓军 +1 位作者 刘洋 李重洋 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2024年第4期95-99,共5页
为了提高GRU神经网络模型预测锂离子电池剩余使用寿命时的准确性,提出基于PCA-GWO优化的GRU模型,并应用于锂离子电池剩余寿命预测。结果表明,与传统GRU模型相比,经PCA-GWO算法优化的GRU模型具有更高的预测精度。预测起始点为原始数据90%... 为了提高GRU神经网络模型预测锂离子电池剩余使用寿命时的准确性,提出基于PCA-GWO优化的GRU模型,并应用于锂离子电池剩余寿命预测。结果表明,与传统GRU模型相比,经PCA-GWO算法优化的GRU模型具有更高的预测精度。预测起始点为原始数据90%时,预测精度达到最大,对应的均方根误差RMSE为0.0049、平均绝对误差MAE为0.0036、决定系数R^(2)为0.9863。 展开更多
关键词 锂离子电池 剩余使用寿命预测 GRU 灰狼算法 主成分分析
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基于TCN和残差自注意力的变工况下滚动轴承剩余寿命迁移预测 被引量:4
14
作者 潘雪娇 董绍江 +2 位作者 朱朋 周存芳 宋锴 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期145-152,共8页
针对变工况环境下采集到的滚动轴承寿命状态数据存在特征分布差异,深度神经网络模型泛化能力差的问题,结合时间卷积网络(temporal convolutional neural network,TCN)和残差自注意力机制提出了一种端到端的滚动轴承剩余寿命(remaining u... 针对变工况环境下采集到的滚动轴承寿命状态数据存在特征分布差异,深度神经网络模型泛化能力差的问题,结合时间卷积网络(temporal convolutional neural network,TCN)和残差自注意力机制提出了一种端到端的滚动轴承剩余寿命(remaining useful life,RUL)迁移预测方法。首先,将传感器采集到的一维时域信号利用短时傅里叶变换转换为频域信号;其次,剩余寿命迁移预测网络通用特征提取层采用残差自注意力TCN网络,该网络在较好提取时间序列信息的同时,进一步通过残差自注意力机制捕获轴承局部退化特征,增强模型的迁移特征提取能力;再次,采用提出的联合领域自适应策略匹配变工况下滚动轴承寿命状态数据特征分布差异,实现不同工况下轴承寿命状态知识的迁移预测;最后,在公开的滚动轴承全寿命数据集上进行试验验证,结果表明所提方法能有效实现变工况下的滚动轴承RUL预测,并获得较好的预测性能。 展开更多
关键词 剩余寿命(rul) 滚动轴承 时间卷积网络(TCN) 残差自注意力 迁移学习
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基于自适应VMD和DD-cCycleGAN的滚动轴承剩余寿命预测 被引量:1
15
作者 于军 赵坤 +1 位作者 张帅 邓四二 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期45-52,共8页
为准确预测强噪声干扰小样本情况下的滚动轴承剩余寿命(remaining useful life, RUL),提出一种基于自适应变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和双判别器条件循环一致对抗网络(double-discriminator conditional CycleGA... 为准确预测强噪声干扰小样本情况下的滚动轴承剩余寿命(remaining useful life, RUL),提出一种基于自适应变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和双判别器条件循环一致对抗网络(double-discriminator conditional CycleGAN, DD-cCycleGAN)的滚动轴承RUL预测方法。将黑猩猩优化算法(chimp optimization algorithm, ChOA)与VMD相结合,给出一种基于ChOA的自适应VMD算法,选取有效模态分量进行重构,降低强背景噪声的干扰;开发一种DD-cCycleGAN生成新样本,这些生成的新样本不但保留了源域的样本信息,还与目标域的样本相似;将训练样本的重构样本和生成的新样本作为输入,训练长短时记忆(long short-term memory, LSTM)网络,用训练后的LSTM网络预测测试样本中滚动轴承的RUL。通过采用XJTU-SY滚动轴承加速寿命试验数据集验证该方法的有效性,试验结果表明该方法具有较强的抗噪能力和较高的轴承RUL预测精度。 展开更多
关键词 滚动轴承 剩余寿命(rul)预测 自适应变分模态分解(VMD) 双判别器条件循环一致对抗网络 黑猩猩优化算法(ChOA)
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正交约束域适应的跨工况滚动轴承剩余使用寿命预测方法
16
作者 韩延 林志超 +3 位作者 黄庆卿 向敏 文瑞 张焱 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1043-1050,共8页
针对跨工况轴承剩余使用寿命(RUL)预测模型的决策边界不明显、特征可辨识性低的问题,该文提出一种正交约束的最大分类器差异方法(MCD_OC)。首先,将采集的轴承原始振动信号进行快速傅里叶变换,得到振动信号的频域信号作为模型的输入;然后... 针对跨工况轴承剩余使用寿命(RUL)预测模型的决策边界不明显、特征可辨识性低的问题,该文提出一种正交约束的最大分类器差异方法(MCD_OC)。首先,将采集的轴承原始振动信号进行快速傅里叶变换,得到振动信号的频域信号作为模型的输入;然后,通过卷积神经网络(CNN)和门控循环神经网络(GRU)提取轴承信号的深层时空特征,利用最大分类器差异将源域和目标域特征对齐,并对目标域轴承深层特征进行正交约束,增大无标签目标域样本特征之间的可辨识性;最后,基于轴承寿命数据集开展了跨工况轴承寿命预测对比实验,对该文所提方法进行评估,并在多组实验中取得最优结果。 展开更多
关键词 滚动轴承 剩余使用寿命 正交约束 最大分类器差异
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基于LSTM-CAPF框架的岸桥起升减速箱轴承寿命预测方法
17
作者 孙志伟 胡雄 +2 位作者 董凯 孙德建 刘洋 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期352-360,共9页
岸桥起升减速箱轴承的健康状况对港口生产安全具有重要意义.针对岸桥变工况的工作条件,提出一种起升减速箱轴承的剩余使用寿命(RUL)预测框架.首先,对工作载荷进行离散化,并确定工况边界.然后,利用长短时记忆(LSTM)网络模型预测载荷和相... 岸桥起升减速箱轴承的健康状况对港口生产安全具有重要意义.针对岸桥变工况的工作条件,提出一种起升减速箱轴承的剩余使用寿命(RUL)预测框架.首先,对工作载荷进行离散化,并确定工况边界.然后,利用长短时记忆(LSTM)网络模型预测载荷和相应的运行工况.其次,以维纳过程为基础,建立了考虑不同工况下退化率和跳变系数的状态退化函数.最后,利用工况激活粒子滤波(CAPF)方法预测轴承退化状态和RUL.采用NetCMAS系统采集的上海某港口起升减速箱轴承全寿命数据验证了所提出的预测框架.与其他3种预测模式比较表明,所提出的框架能够在变工况条件下获得更准确的退化状态和RUL预测. 展开更多
关键词 岸桥轴承 剩余寿命预测 长短时记忆网络 工况激活粒子滤波 时变工况
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等效电路模型法预测动态工况下微型直接甲醇燃料电池剩余使用寿命 被引量:1
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作者 苏雨临 连冠 张大骋 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1575-1584,共10页
微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)具有能量密度高、可便携使用、快速补能以及环境友好等优点.然而,由于膜电极在电化学反应中会退化,μDMFC的有效使用寿命有限,所以需要对其健康状态与剩余使用寿命进行评估,为燃料电池改性和控制策略提供... 微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)具有能量密度高、可便携使用、快速补能以及环境友好等优点.然而,由于膜电极在电化学反应中会退化,μDMFC的有效使用寿命有限,所以需要对其健康状态与剩余使用寿命进行评估,为燃料电池改性和控制策略提供决策支持.在结合数据驱动和机理模型预测方法的基础上,针对动态运行工况,提出一种基于等效电路模型(ECM)的μDMFC剩余使用寿命预测方法.在燃料电池的性能退化指标中,电池输出电压可以被实时监测从而获得电池的退化趋势,但这一指标无法单独提供精确的预测结果.通过测量电化学阻抗谱并结合ECM可以得到电池内部阻抗等深层信息,但这些深层信息不易被实时监测,通常只能低频离线测量.此外,燃料电池在实际应用中多处于变工况状态,其退化趋势和使用寿命受工作环境影响,传统基于电压退化趋势回归的预测方法无法应对工况的动态变化.因此,可通过定期离线获取内部退化参量建立预测模型.实验结果表明:与传统数据驱动的方法相比,基于内部退化参量的预测方法能更好地适应变工况环境,在燃料电池剩余使用寿命预测中具有更好的性能. 展开更多
关键词 直接甲醇燃料电池 等效电路模型 电化学阻抗谱 动态工况 剩余使用寿命
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基于超椭球Markov的列车控制中心剩余使用寿命预测
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作者 王康 齐金平 《铁路计算机应用》 2024年第2期67-73,共7页
为研究设备可用度对列车控制中心(TCC,Train Control Center)的影响和预测TCC的剩余使用寿命(RUL,Remaining Useful Life),降低TCC的故障发生率,确保车辆安全运行,构建TCC动态故障树模型。通过引入Markov理论,将其转化为Markov模型,设计... 为研究设备可用度对列车控制中心(TCC,Train Control Center)的影响和预测TCC的剩余使用寿命(RUL,Remaining Useful Life),降低TCC的故障发生率,确保车辆安全运行,构建TCC动态故障树模型。通过引入Markov理论,将其转化为Markov模型,设计了TCC可用度评估与RUL预测方法;考虑了TCC的失效率和共因失效,利用D-S(Dempster-Shafer)证据理论对失效数据作数据融合处理,得到TCC设备初始故障区间概率;在此基础上,采用超椭球模型约束设备初始故障区间概率,得到更加精确的底事件故障区间概率;画出Markov状态转移图,用矩阵推导出TCC可用度和RUL的函数关系式,且对可用度的计算还考虑了维修因素。以兰州—乌鲁木齐客运专线某TCC数据作为分析案例,用该方法计算TCC及其各设备的可用度,并预测TCC的RUL。结果表明:与通用方法相比,评估结果相同,但评估信息更丰富。 展开更多
关键词 列车控制中心 可用度 剩余使用寿命(rul) MARKOV 超椭球模型 证据理论
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基于TET与DSRNet-AttBiLSTM的滚动轴承剩余使用寿命预测
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作者 周玉国 张金超 +2 位作者 孙伊萍 于春风 周立俭 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第19期163-173,共11页
为了在滚动轴承剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)预测中,能够准确地提取轴承的退化特征并进行有效的RUL预测。提出一种基于暂态提取变换(transient extracting transform,TET)与DSRNet-AttBiLSTM的滚动轴承RUL预测方法。首先,... 为了在滚动轴承剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)预测中,能够准确地提取轴承的退化特征并进行有效的RUL预测。提出一种基于暂态提取变换(transient extracting transform,TET)与DSRNet-AttBiLSTM的滚动轴承RUL预测方法。首先,对原始振动信号分段重组后进行TET得到时频图,使用双线性插值对时频图进行降维,将降维后的时频图进行通道拼接得到轴承的时频图像化特征。其次,为了准确且有效地提取滚动轴承的退化特征,构建了包含深度可分离卷积和空间通道注意力的SConv和DConv基础模块,以此为基础建立了DSRNet来提取空间与通道两个维度下的轴承退化特征。再次,为了使双向长短时间记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络在学习时更加关注具有更重要信息的输入特征,在特征输入端构建了注意力层,并与BiLSTM相结合组成AttBiLSTM预测模块进行HI的计算。最后,使用线性回归拟合来预测滚动轴承的RUL。在PHM2012数据集与XJTU-SY数据集上试验的结果表明此方法能有效预测滚动轴承的RUL。 展开更多
关键词 滚动轴承 剩余使用寿命(rul) 注意力机制 特征提取
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