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Remaining useful lifetime prediction for equipment based on nonlinear implicit degradation modeling 被引量:9
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作者 CAI Zhongyi WANG Zezhou +2 位作者 CHEN Yunxiang GUO Jiansheng XIANG Huachun 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2020年第1期194-205,共12页
Nonlinearity and implicitness are common degradation features of the stochastic degradation equipment for prognostics.These features have an uncertain effect on the remaining useful life(RUL)prediction of the equipmen... Nonlinearity and implicitness are common degradation features of the stochastic degradation equipment for prognostics.These features have an uncertain effect on the remaining useful life(RUL)prediction of the equipment.The current data-driven RUL prediction method has not systematically studied the nonlinear hidden degradation modeling and the RUL distribution function.This paper uses the nonlinear Wiener process to build a dual nonlinear implicit degradation model.Based on the historical measured data of similar equipment,the maximum likelihood estimation algorithm is used to estimate the fixed coefficients and the prior distribution of a random coefficient.Using the on-site measured data of the target equipment,the posterior distribution of a random coefficient and actual degradation state are step-by-step updated based on Bayesian inference and the extended Kalman filtering algorithm.The analytical form of the RUL distribution function is derived based on the first hitting time distribution.Combined with the two case studies,the proposed method is verified to have certain advantages over the existing methods in the accuracy of prediction. 展开更多
关键词 remaining useful life(rul)prediction Wiener process dual nonlinearity measurement error individual difference
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Remaining useful life prediction based on nonlinear random coefficient regression model with fusing failure time data 被引量:4
2
作者 WANG Fengfei TANG Shengjin +3 位作者 SUN Xiaoyan LI Liang YU Chuanqiang SI Xiaosheng 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2023年第1期247-258,共12页
Remaining useful life(RUL) prediction is one of the most crucial elements in prognostics and health management(PHM). Aiming at the imperfect prior information, this paper proposes an RUL prediction method based on a n... Remaining useful life(RUL) prediction is one of the most crucial elements in prognostics and health management(PHM). Aiming at the imperfect prior information, this paper proposes an RUL prediction method based on a nonlinear random coefficient regression(RCR) model with fusing failure time data.Firstly, some interesting natures of parameters estimation based on the nonlinear RCR model are given. Based on these natures,the failure time data can be fused as the prior information reasonably. Specifically, the fixed parameters are calculated by the field degradation data of the evaluated equipment and the prior information of random coefficient is estimated with fusing the failure time data of congeneric equipment. Then, the prior information of the random coefficient is updated online under the Bayesian framework, the probability density function(PDF) of the RUL with considering the limitation of the failure threshold is performed. Finally, two case studies are used for experimental verification. Compared with the traditional Bayesian method, the proposed method can effectively reduce the influence of imperfect prior information and improve the accuracy of RUL prediction. 展开更多
关键词 remaining useful life(rul)prediction imperfect prior information failure time data NONLINEAR random coefficient regression(RCR)model
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Remaining useful life prediction for a nonlinear multi-degradation system with public noise 被引量:6
3
作者 ZHANG Hanwen CHEN Maoyin ZHOU Donghua 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2018年第2期429-435,共7页
To predict the remaining useful life(RUL) for a class of nonlinear multi-degradation systems, a method is presented. In the real industrial processes, systems are usually composed by several parts or components, and t... To predict the remaining useful life(RUL) for a class of nonlinear multi-degradation systems, a method is presented. In the real industrial processes, systems are usually composed by several parts or components, and these parts or components are working in the same environment, thus the degradations of these parts or components will be influenced by common factors. To describe such a phenomenon in degradations, a multi-degradation model with public noise is proposed. To identify the degradation states and the unknown parameters, an iterative estimation method is proposed by using the Kalman filter and the expectation maximization(EM) algorithm. Next, with known thresholds,the RUL of each degradation can be predicted by using the first hitting time(FHT). In addition, the RUL of the whole system can be obtained by a Copula function. Finally, a practical case is used to demonstrate the method proposed. 展开更多
关键词 remaining useful life(rul) multi-degradation system public noise nonlinear degradation process
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Remaining useful life prediction of aero-engines based on random-coefficient regression model considering random failure threshold 被引量:2
4
作者 WANG Fengfei TANG Shengjin +3 位作者 LI Liang SUN Xiaoyan YU Chuanqiang SI Xiaosheng 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2023年第2期530-542,共13页
Remaining useful life(RUL)prediction is one of the most crucial components in prognostics and health management(PHM)of aero-engines.This paper proposes an RUL prediction method of aero-engines considering the randomne... Remaining useful life(RUL)prediction is one of the most crucial components in prognostics and health management(PHM)of aero-engines.This paper proposes an RUL prediction method of aero-engines considering the randomness of failure threshold.Firstly,a random-coefficient regression(RCR)model is used to model the degradation process of aeroengines.Then,the RUL distribution based on fixed failure threshold is derived.The prior parameters of the degradation model are calculated by a two-step maximum likelihood estimation(MLE)method and the random coefficient is updated in real time under the Bayesian framework.The failure threshold in this paper is defined by the actual degradation process of aeroengines.After that,a expectation maximization(EM)algorithm is proposed to estimate the underlying failure threshold of aeroengines.In addition,the conditional probability is used to satisfy the limitation of failure threshold.Then,based on above results,an analytical expression of RUL distribution of aero-engines based on the RCR model considering random failure threshold(RFT)is derived in a closed-form.Finally,a case study of turbofan engine is used to demonstrate the effectiveness and superiority of the RUL prediction method and the parameters estimation method of failure threshold proposed. 展开更多
关键词 AERO-ENGINE remaining useful life(rul) random failure threshold(RFT) random-coefficient regression(RCR) parameters estimation
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Methods for predicting the remaining useful life of equipment in consideration of the random failure threshold 被引量:8
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作者 WANG Zezhou CHEN Yunxiang +2 位作者 CAI Zhongyi GAO Yangjun WANG Lili 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2020年第2期415-431,共17页
The value range of the failure threshold will generate an uncertain influence on the prediction results for the remaining useful life(RUL) of equipment. Most of the existing studies on the RUL prediction assume that t... The value range of the failure threshold will generate an uncertain influence on the prediction results for the remaining useful life(RUL) of equipment. Most of the existing studies on the RUL prediction assume that the failure threshold is a fixed value,as they have difficulty in reflecting the random variation of the failure threshold. In connection with the inadequacies of the existing research, an in-depth analysis is carried out to study the effect of the random failure threshold(RFT) on the prediction results for the RUL. First, a nonlinear degradation model with unit-to-unit variability and measurement error is established based on the nonlinear Wiener process. Second, the expectation-maximization(EM) algorithm is used to solve the estimated values of the parameters of the prior degradation model, and the Bayesian method is used to iteratively update the posterior distribution of the random coefficients. Then, the effects of three types of RFT constraint conditions on the prediction results for the RUL are analyzed, and the probability density function(PDF) of the RUL is derived. Finally,the degradation data of aero-turbofan engines are used to verify the correctness and advantages of the method. 展开更多
关键词 remaining useful life(rul)prediction random failure threshold(RFT) nonlinear WIENER process measurement error unit-to-unit VARIABILITY
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A model to determining the remaining useful life of rotating equipment,based on a new approach to determining state of degradation 被引量:3
6
作者 Saeed RAMEZANI Alireza MOINI +1 位作者 Mohamad RIAHI Adolfo Crespo MARQUEZ 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第8期2291-2310,共20页
Condition assessment is one of the most significant techniques of the equipment’s health management.Also,in PHM methodology cycle,which is a developed form of CBM,condition assessment is the most important step of th... Condition assessment is one of the most significant techniques of the equipment’s health management.Also,in PHM methodology cycle,which is a developed form of CBM,condition assessment is the most important step of this cycle.In this paper,the remaining useful life of the equipment is calculated using the combination of sensor information,determination of degradation state and forecasting the proposed health index.The combination of sensor information has been carried out using a new approach to determining the probabilities in the Dempster-Shafer combination rules and fuzzy c-means clustering method.Using the simulation and forecasting of extracted vibration-based health index by autoregressive Markov regime switching(ARMRS)method,final health state is determined and the remaining useful life(RUL)is estimated.In order to evaluate the model,sensor data provided by FEMTO-ST Institute have been used. 展开更多
关键词 remaining useful life(rul) prognostics and health management(PHM) autoregressive markov regime switching(ARMRS) health index(HI) Dempster-Shafer theory fuzzy c-means(FCM) Kurtosis-entropy DEGRADATION
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Degradation data-driven approach for remaining useful life estimation 被引量:2
7
作者 Zhiliang Fan Guangbin Liu +2 位作者 Xiaosheng Si Qi Zhang Qinghua Zhang 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2013年第1期173-182,共10页
Remaining useful life (RUL) estimation is termed as one of the key issues in prognostics and health management (PHM). To achieve RUL estimation for individual equipment, we present a degradation data-driven RUL es... Remaining useful life (RUL) estimation is termed as one of the key issues in prognostics and health management (PHM). To achieve RUL estimation for individual equipment, we present a degradation data-driven RUL estimation approach under the collaboration between Bayesian updating and expectation maximization (EM) algorithm. Firstly, we utilize an exponential-like degradation model to describe equipment degradation process and update stochastic parameters in the model via Bayesian approach. Based on the Bayesian updating results, both probability distribution of the RUL and its point estimation can be derived. Secondly, based on the monitored degradation data to date, we give a parameter estimation approach for non-stochastic parameters in the degradation model and prove that the obtained estimation is unique and optimal in each iteration. Finally, a numerical example and a practical case study for global positioning system (GPS) receiver are provided to show that the presented approach can model degradation process and achieve RUL estimation effectively and generate better results than a previously reported approach in literature. 展开更多
关键词 RELIABILITY DEGRADATION remaining useful life rul prognostics global positioning system (GPS).
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Life prediction of Ni-Cd battery based on linearWiener process 被引量:16
8
作者 DAI Yi CHENG Shu +3 位作者 GAN Qin-jie YU Tian-jian WU Xun BI Fu-liang 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第9期2919-2930,共12页
Predicting the life of Ni-Cd battery for electric multiple units(EMU)can not only improve the safety and reliability of battery,but also reduce the operating costs of EMU.For this reason,a life prediction method based... Predicting the life of Ni-Cd battery for electric multiple units(EMU)can not only improve the safety and reliability of battery,but also reduce the operating costs of EMU.For this reason,a life prediction method based on linear Wiener process is proposed,which is suitable for both monotonic and non-monotonic degraded systems with accurate results.Firstly,a unary linear Wiener degradation model is established,and the parameters of the model are estimated by using the expectation-maximization algorithm(EM).With the established model,the remaining useful life(RUL)of Ni Cd battery and its distribution are obtained.Then based on the unary Wiener process degradation model,the correlation between capacity and energy is analyzed through Copula function to build a binary linear Wiener degradation model,where its parameters are estimated using Markov Chain Monte Carlo(MCMC)method.Finally,according to the binary Wiener process model,the battery RUL and its distribution are acquired.The experimental results show that the binary linear Wiener degradation model based on capacity and energy possesses higher accuracy than the unary linear wiener process degradation model. 展开更多
关键词 Ni-Cd battery remaining useful life prediction linearWiener process
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基于改进CNN-BiGRU-A的涡扇发动机RUL智能预测与维护
9
作者 董海 吴越童 《电子测量技术》 北大核心 2025年第18期100-110,共11页
针对现代工业系统大多关注其预测性能而很少同时考虑设备维护决策问题,提出一种数据驱动的动态预测性维护方法,以避免系统因故障突然停机,确保系统安全运行。首先,通过对涡扇发动机的健康状态进行实时监控,获取运行数据,以此建立基于注... 针对现代工业系统大多关注其预测性能而很少同时考虑设备维护决策问题,提出一种数据驱动的动态预测性维护方法,以避免系统因故障突然停机,确保系统安全运行。首先,通过对涡扇发动机的健康状态进行实时监控,获取运行数据,以此建立基于注意力机制结合卷积-双向门控循环单元的涡扇发动机剩余使用寿命模型,利用黑鹰优化算法对该模型的超参数进行调优;其次,将监测数据输入训练好的集成网络,并根据预测的剩余使用寿命,提出一种具有不确定系统任务周期的动态预测性维护策略;最后,以C-MAPSS数据集为例,验证本文所提方法能够提高设备预测性能,预测后维护效果良好。 展开更多
关键词 预测性维护 剩余使用寿命 黑鹰优化算法 涡扇发动机
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基于时空融合Transformer的航空发动机RUL预测
10
作者 王昱 杨晓庆 +1 位作者 李硕 张哲成 《振动与冲击》 北大核心 2025年第16期318-328,共11页
航空发动机数据呈现多变量、非线性和动态变化等复杂特征,且具有显著的时空关联性。大多数研究在分析数据时,往往局限于单一的多传感器尺度或时间尺度,且往往忽视数据间的长时依赖性,限制了其在航空发动机剩余使用寿命(remaining useful... 航空发动机数据呈现多变量、非线性和动态变化等复杂特征,且具有显著的时空关联性。大多数研究在分析数据时,往往局限于单一的多传感器尺度或时间尺度,且往往忽视数据间的长时依赖性,限制了其在航空发动机剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)预测任务中的应用。为此,提出了一种时空融合Transformer网络模型。该模型在保留Transformer架构中的多头注意力机制和位置编码的优势以精准捕捉长时依赖特征的基础上,首先采用高效全连接网络替代原有的解码操作模块,匹配航空发动机RUL预测非线性回归问题属性的同时简化模型结构;然后,通过引入空间注意力机制模块,深入挖掘不同变量间的空间特征;最后,应用改进的赤池信息量准则对Transformer的重要超参数进行辨识,解决其超参数的选择难题。经C-MAPSS以及PHM08预测数据挑战赛两数据集的多组试验证实所提模型的有效性及其在预测精度方面的卓越表现。 展开更多
关键词 剩余使用寿命(rul)预测 Transformer神经网络 深度学习 赤池信息量准则 时空融合 空间注意力
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基于PCA-CEEMDAN和改进SVR的锂电池RUL预测
11
作者 吴伟丽 卢双双 《电源学报》 北大核心 2025年第6期267-280,共14页
针对锂离子电池在进行剩余使用寿命RUL(remaining useful life)的直接预测时容量难以获取及间接预测时特征参数存在冗余或不足的问题,提出了1种基于数据预处理技术和改进支持向量回归SVR(support vector regression)的锂离子电池RUL间... 针对锂离子电池在进行剩余使用寿命RUL(remaining useful life)的直接预测时容量难以获取及间接预测时特征参数存在冗余或不足的问题,提出了1种基于数据预处理技术和改进支持向量回归SVR(support vector regression)的锂离子电池RUL间接预测方法。首先在电池充放电阶段提取多个间接特征参数,利用主成分分析法对众多参数进行去冗余处理,重构出1个包含充分信息的融合健康因子HI(health indicator);然后搭建基于鲸鱼优化算法和SVR的融合HI预测模型及容量预测模型,利用自适应白噪声完备集成经验模态分解将融合HI分解为若干模态分量,将各分量分别输入融合HI预测模型进行HI预测,将预测结果叠加并输入容量预测模型实现RUL间接预测;最后采用NASA电池退化数据集进行验证。结果表明,所提方法RUL预测结果的平均绝对误差和均方根误差控制在1.78%和2.5%以内,有效提高了RUL的预测精度,为锂离子电池RUL预测提供了新思路。 展开更多
关键词 锂离子电池 剩余使用寿命预测 支持向量回归 主成分分析 经验模态分解
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基于EG-SSMA-DELM的数控铣床刀具RUL预测研究 被引量:5
12
作者 张天骁 谷艳玲 安文杰 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第9期1464-1470,共7页
在工件的加工过程中,刀具失效会造成工件报废和关键部件损坏等问题,为此,提出了一种基于精英反向学习与黄金正弦优化黏菌算法结合深度极限学习机(EG-SSMA-DELM)的刀具磨损剩余寿命预测模型。首先,在黏菌算法(SMA)中,采用精英反向学习(EO... 在工件的加工过程中,刀具失效会造成工件报废和关键部件损坏等问题,为此,提出了一种基于精英反向学习与黄金正弦优化黏菌算法结合深度极限学习机(EG-SSMA-DELM)的刀具磨损剩余寿命预测模型。首先,在黏菌算法(SMA)中,采用精英反向学习(EOBL)与黄金正弦(GSA)算法优化初始黏菌种群,提高了初始种群的多样性,改进了初始SMA搜索个体位置的更新方式,提高了算法的收敛速度与全局搜索能力,得到了最优参数;然后,利用改进的SMA算法,对深度极限学习机(DELM)中编码器的偏置与输入权重进行了联合优化,定义了不同数量的隐藏层神经元,利用ReLU激活函数对DELM的参数进行了理想排列;最后,根据最优参数,将投影特征输入DELM中进行了训练和预测,从而对刀具进行了剩余使用寿命预测。研究结果表明:相比于经典的深度极限学习机方法,EG-SSMA-DELM方法的均方根误差(RMSE)平均下降了19.60%,预测精度提高了16.00%;与其他深度学习算法相比,该算法模型具有更好的可行性、单调性和更强的鲁棒性。该算法模型对实际工程刀具磨损剩余寿命研究有一定的应用价值。 展开更多
关键词 剩余使用寿命 刀具寿命预测 精英反向学习 黄金正弦算法 黏菌算法 深度极限学习机
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基于数据驱动的锂离子电池RUL预测综述 被引量:12
13
作者 张若可 郭永芳 +1 位作者 余湘媛 胡晓亚 《电源学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期182-190,共9页
剩余使用寿命预测技术对于锂离子电池的安全使用及维护具有重要意义。由于锂离子电池的长寿命特性以及复杂的非线性退化机制,目前剩余使用寿命预测仍是电池状态预测的难点问题。数据驱动方法不需要考虑电池内部电化学特性,而仅从数据角... 剩余使用寿命预测技术对于锂离子电池的安全使用及维护具有重要意义。由于锂离子电池的长寿命特性以及复杂的非线性退化机制,目前剩余使用寿命预测仍是电池状态预测的难点问题。数据驱动方法不需要考虑电池内部电化学特性,而仅从数据角度出发,是目前主流的预测方法。通过实例介绍了剩余使用寿命概念,分类阐述了各种基于数据驱动的预测方法,并对其优缺点进行了分析。最后,针对现有方法的不足,提出未来需要改进的方向。 展开更多
关键词 锂离子电池 剩余使用寿命 数据驱动 预测方法
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基于多尺度TCN的锂离子电池RUL预测 被引量:1
14
作者 彭鹏 万民惠 +3 位作者 张领先 陈满 谭启鹏 李勇琦 《电池》 CAS 北大核心 2024年第5期649-654,共6页
为降低容量回升和噪声对锂离子电池剩余使用寿命(RUL)预测的影响,提出利用运行数据和容量数据的时序信息,基于多尺度时序卷积网络(TCN)的RUL联合预测方法。使用变分模态分解(VMD)法分解锂离子电池原始容量数据,将衰减过程中的非线性特... 为降低容量回升和噪声对锂离子电池剩余使用寿命(RUL)预测的影响,提出利用运行数据和容量数据的时序信息,基于多尺度时序卷积网络(TCN)的RUL联合预测方法。使用变分模态分解(VMD)法分解锂离子电池原始容量数据,将衰减过程中的非线性特征和主要衰减趋势分别分解到高频分量和低频分量;针对高频分量,使用多尺度TCN进行滚动迭代预测,以捕获容量的短期变化;针对低频分量,从运行数据中提取特征,输入多尺度TCN进行预测,以捕获容量的长期趋势;最后,将预测结果还原为容量预测值。基于美国航空航天局(NASA)数据集验证的结果表明,该方法的容量预测误差均方根误差(RMSE)最小值为0.0111,相应的平均绝对误差(MAE)最小值为0.0086,RUL预测误差基本在2次循环以内。 展开更多
关键词 锂离子电池 剩余使用寿命(rul) 联合预测 变分模态分解 多尺度时序卷积网络(TCN)
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基于KECA-NARX的RUL时间序列预测模型
15
作者 徐东辉 《电池》 CAS 北大核心 2021年第6期582-586,共5页
针对锂离子电池剩余使用寿命(RUL)预测中信息利用不完善的问题,提出基于核熵成分分析(KECA)的非线性自回归(NARX)神经网络的RUL时间序列预测模型算法。采用灰色关联分析方法确定预测模型的输入变量;再重构确定的输入变量,恢复系统多维... 针对锂离子电池剩余使用寿命(RUL)预测中信息利用不完善的问题,提出基于核熵成分分析(KECA)的非线性自回归(NARX)神经网络的RUL时间序列预测模型算法。采用灰色关联分析方法确定预测模型的输入变量;再重构确定的输入变量,恢复系统多维非线性状态空间;最后通过混沌优化算法,使KECA的核参数达到全局最优,利用KECA对重构后的相空间时间序列进行特征提取,并将特征向量作为NARX神经网络的输入,得到预测的RUL。KECA-NARX模型的预测精度比Elman模型提高了近6%,表明提出的KECA-NARX模型具有较优的非线性动态预测能力、较高的精确度及泛化能力。 展开更多
关键词 锂离子电池 核熵成分分析(KECA) 时间序列 非线性自回归(NARX) RENYI熵 预测 剩余使用寿命(rul)
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基于物理信息神经网络的航空发动机叶片高周疲劳剩余寿命预测方法 被引量:1
16
作者 张羽 刘佩 +3 位作者 刘庆成 韩可欣 王维民 高金吉 《振动工程学报》 北大核心 2025年第6期1190-1198,共9页
叶片作为航空发动机核心部件,其结构完整性直接决定发动机的性能与飞行安全。在高温、高压及高速旋转等极端工况下,叶片易在复杂应力场作用下产生微裂纹,一旦裂纹扩展、叶片发生断裂,将引发连锁破坏,构成重大安全隐患。基于损伤容限理念... 叶片作为航空发动机核心部件,其结构完整性直接决定发动机的性能与飞行安全。在高温、高压及高速旋转等极端工况下,叶片易在复杂应力场作用下产生微裂纹,一旦裂纹扩展、叶片发生断裂,将引发连锁破坏,构成重大安全隐患。基于损伤容限理念,叶片在出现裂纹后仍能维持安全运行的临界时长被界定为剩余寿命(remaining useful life,RUL)。为此,本文提出一种基于Paris裂纹扩展定律与物理信息神经网络(physics-informed neural network,PINN)融合的机理-数据双驱动的剩余寿命预测方法。该方法通过构建包含物理约束的损失函数,对神经网络梯度进行正则化约束,在实现裂纹扩展参数逆向辨识的同时,有效提升了模型在有限监测数据条件下的预测准确性。针对航发叶片与CT试样,相较于传统物理模型与数据驱动方法,本文方法动态更新特征参数以适应系统的变化,在有限样本条件下的预测误差显著降低。此外,本文所构建的PINN模型具有轻量化特性与快速推理能力,可以满足在线监测与预测性维护的需求,为航空发动机健康管理和智能运维提供了一种技术路径。 展开更多
关键词 剩余寿命 疲劳寿命预测 疲劳裂纹扩展 物理信息神经网络 航空发动机叶片
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改进量化注意力机制和权重的剩余使用寿命预测模型 被引量:1
17
作者 罗冲 何启学 韩超 《计算机应用》 北大核心 2025年第S1期366-371,共6页
设备剩余使用寿命(RUL)预测在工业维护中扮演着关键角色,它的准确性和效率对设备管理和故障预防至关重要。近年来,深度学习技术在RUL预测中展现出巨大潜力,而它的高计算成本和复杂性限制了它在资源受限环境中的应用。针对该问题,提出一... 设备剩余使用寿命(RUL)预测在工业维护中扮演着关键角色,它的准确性和效率对设备管理和故障预防至关重要。近年来,深度学习技术在RUL预测中展现出巨大潜力,而它的高计算成本和复杂性限制了它在资源受限环境中的应用。针对该问题,提出一种改进量化注意力机制和权重的RUL预测模型用于提升RUL预测的性能和效率。首先,将模型权重量化为低精度整数,以显著降低模型的存储需求和计算开销,同时引入正则化效果,提升模型的泛化能力;其次,采用量化注意力机制,通过二元运算近似表达点积运算,减少浮点运算,简化注意力计算过程,节约内存,提升模型效率,增强模型的可解释性和鲁棒性。在C-MAPSS数据集上的实验结果表明,所提模型在保证预测精度的前提下,大幅降低了模计算成本,在C-MAPSS数据集上,与原始注意力模型相比,所提方法的内存开销减少了约25%,计算时间缩短了39.83%~55.49%。 展开更多
关键词 剩余使用寿命预测 量化注意力机制 量化权重 深度学习 工业维护
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基于深度卷积模糊系统的滚动轴承剩余寿命预测方法
18
作者 边晓光 蒲晓珉 +3 位作者 陈天奇 徐冠华 王郑拓 田阳 《机电工程》 北大核心 2025年第11期2050-2060,共11页
针对传统深度神经网络模型参数多、计算复杂和可解释性较差的问题,提出了一种基于深度卷积模糊系统(DCFS)的滚动轴承寿命预测方法。首先,介绍了深度卷积模糊系统模型架构和快速训练算法,使用试验台采集了多个轴承退化的振动数据,整合了... 针对传统深度神经网络模型参数多、计算复杂和可解释性较差的问题,提出了一种基于深度卷积模糊系统(DCFS)的滚动轴承寿命预测方法。首先,介绍了深度卷积模糊系统模型架构和快速训练算法,使用试验台采集了多个轴承退化的振动数据,整合了各个时段的数据集,利用Pearson相关系数,划分出了轴承开始失效的时刻;然后,划分了训练集与测试集,并提取了失效时间段振动信号的时域统计特征,利用这些特征以递阶方式设计了模糊系统,建立了DCFS剩余寿命预测模型;最后,计算了实际剩余使用寿命(RUL)和预测寿命之间的均方根误差和平均百分比误差,确立了DCFS模型最优参数,并与其他方法进行了比较。研究结果表明:与传统机器学习方法相比,DCFS效果更好,预测结果波动更小;与卷积神经网络(CNN)相比,计算平均耗时由83.401 s下降到4.551 s,且DCFS通过模糊规则建立了输入与输出之间的关联,可解释性更好。该方法可用于实际轴承剩余使用寿命的预测。 展开更多
关键词 旋转机械 深度卷积模糊系统 剩余寿命预测模型 可解释性 剩余使用寿命 轴承退化振动数据
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基于DA-RNN的电潜泵系统剩余使用寿命预测方法
19
作者 于继飞 姬煜晨 +4 位作者 路鑫 隋先富 彭建霖 韩国庆 杨阳 《石油机械》 北大核心 2025年第9期1-9,共9页
电潜泵是海上油田主要的人工举升设备,其运营和维护成本极高,一旦发生故障,将对油田运营造成一定的损失。为此,提出一种基于双阶段注意力机制循环神经网络(DA-RNN)的电潜泵系统剩余使用寿命预测方法。通过利用DA-RNN对电潜泵实时数据进... 电潜泵是海上油田主要的人工举升设备,其运营和维护成本极高,一旦发生故障,将对油田运营造成一定的损失。为此,提出一种基于双阶段注意力机制循环神经网络(DA-RNN)的电潜泵系统剩余使用寿命预测方法。通过利用DA-RNN对电潜泵实时数据进行特征挖掘,构建电潜泵剩余使用寿命预测模型,对电潜泵剩余使用寿命做出准确预测,为电潜泵的预测性维护提供了科学依据,显著提高了设备的可靠性和安全性。渤海油田实例分析结果表明,该剩余使用寿命预测模型的平均预测误差在28 d以内,验证了基于DA-RNN的预测模型在电潜泵剩余使用寿命预测中的实用性和准确性。研究结论为海上油田电潜泵的故障预防和维护决策制定提供了数据支持,也为运营管理提供了一种高效的数据驱动策略。 展开更多
关键词 电潜泵系统 剩余使用寿命 DA-RNN 预测模型 超参数优化 皮尔逊相关系数
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基于改进CNN-BGRU的滚动轴承剩余使用寿命预测模型
20
作者 王仲 姜娇 +2 位作者 宋洋 张磊 谷泉 《机电工程》 北大核心 2025年第11期2158-2167,共10页
针对现有人工智能方法在滚动轴承剩余使用寿命(RUL)预测中呈现出准确性低的问题,提出了一种基于改进卷积双向门控循环单元神经网络(CNN-BGRU)的滚动轴承剩余使用寿命预测方法(模型)。首先,利用卷积神经网络(CNN)对滚动轴承寿命数据进行... 针对现有人工智能方法在滚动轴承剩余使用寿命(RUL)预测中呈现出准确性低的问题,提出了一种基于改进卷积双向门控循环单元神经网络(CNN-BGRU)的滚动轴承剩余使用寿命预测方法(模型)。首先,利用卷积神经网络(CNN)对滚动轴承寿命数据进行了深层特征提取,同时提出了一种新的改进修正单元的激活函数,提升了特征表达能力;然后,考虑到滚动轴承全寿命周期时序数据的前后关联信息,构建了双向门控循环单元网络(BGRU),用来捕捉轴承全寿命周期时序数据;并运用一次函数拟合曲线,预测了滚动轴承的剩余使用寿命;最后,依据滚动轴承加速寿命预测实验的数据集,在三种不同工况下对CNN-BGRU方法的有效性和优越性进行了验证。研究结果表明:相较于门控双注意单元(GDAU)、深度神经网络(DNN)、宏观-微观注意长短期记忆网络(MMALSTM),CNN-BGRU寿命预测方法的平均得分分别提高了0.09、0.23、0.04;在平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)三项关键评价指标上,该方法均取得了最优值,分别为166、0.178和16.8%。由此可见,基于改进CNN-BGRU的滚动轴承剩余寿命预测方法能够较好地对轴承剩余使用寿命进行预测,且具备良好的泛化性能。 展开更多
关键词 激活函数 全寿命周期时序数据 卷积神经网络 双向门控循环单元网络 剩余使用寿命预测 加速寿命试验
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