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基于MRSDAE-SOM结合HGRU的滚动轴承RUL预测
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作者 陈家芳 刘钰凡 吴朗 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期148-155,53,共9页
基于传统方法预测轴承剩余使用寿命(Residual Useful Life,RUL),步骤繁多,成本昂贵,且模型不具泛化性。现有的基于深度学习(Deep Learning,DL)的预测方法,由于数据量过大,经常导致模型出现过拟合现象,从而使模型精度不高。为了克服以上... 基于传统方法预测轴承剩余使用寿命(Residual Useful Life,RUL),步骤繁多,成本昂贵,且模型不具泛化性。现有的基于深度学习(Deep Learning,DL)的预测方法,由于数据量过大,经常导致模型出现过拟合现象,从而使模型精度不高。为了克服以上缺点,提出一种基于MRSDAE-SOM结合HGRU的滚动轴承RUL预测方法。首先,使用无监督式网络流形正则化堆栈去噪自编码器(Manifold Regularization Stack Denoising Auto Encoder,MRSDAE)结合自组织映射(Self-Or-ganizing Mapping,SOM)构建轴承健康因子(Health Indicator,HI)。然后,通过分层门控循环单元(Hierarchical Gated Re-current Unit,HGRU)网络建立预测模型,HGRU网络通过加入多尺度层和密集层,使其具有捕获时序特征且集成不同时间尺度注意力信息的能力。最后,通过实验验证表明,相比于其他基于数据驱动的方法,所提方法构建健康因子使用无监督方式,高效快捷且便于应用;预测模型泛化能力好,并有效防止了过拟合现象,实现了更高的预测精度。 展开更多
关键词 深度学习 剩余使用寿命 流形正则化堆栈去噪自编码器 分层门控循环单元
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基于双重注意力机制的电池SOH估计和RUL预测编解码模型 被引量:3
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作者 戴俊彦 夏明超 陈奇芳 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期168-177,共10页
锂电池的健康状态(SOH)和剩余使用寿命(RUL)精确评估对电池安全稳定运行极为重要,而现有预测模型内部运行机制透明性低,导致评估可靠性较差。文中提出一种基于双重注意力机制的双向长短期记忆网络编解码模型进行SOH估计和RUL预测。编码... 锂电池的健康状态(SOH)和剩余使用寿命(RUL)精确评估对电池安全稳定运行极为重要,而现有预测模型内部运行机制透明性低,导致评估可靠性较差。文中提出一种基于双重注意力机制的双向长短期记忆网络编解码模型进行SOH估计和RUL预测。编码侧的特征注意力机制和解码侧的时序注意力机制不仅通过动态分配特征和时序信息的权重提升了模型预测精度,还通过可视化权重的方法实现了模型可解释性。最后,利用NASA和CALCE公开的电池数据集进行实验测试,验证了所提方法具有较高的精度和可靠性。 展开更多
关键词 锂电池 长短期记忆网络 注意力机制 健康状态 剩余使用寿命
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Remaining Useful Life Prediction With Partial Sensor Malfunctions Using Deep Adversarial Networks 被引量:2
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作者 Xiang Li Yixiao Xu +2 位作者 Naipeng Li Bin Yang Yaguo Lei 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2023年第1期121-134,共14页
In recent years,intelligent data-driven prognostic methods have been successfully developed,and good machinery health assessment performance has been achieved through explorations of data from multiple sensors.However... In recent years,intelligent data-driven prognostic methods have been successfully developed,and good machinery health assessment performance has been achieved through explorations of data from multiple sensors.However,existing datafusion prognostic approaches generally rely on the data availability of all sensors,and are vulnerable to potential sensor malfunctions,which are likely to occur in real industries especially for machines in harsh operating environments.In this paper,a deep learning-based remaining useful life(RUL)prediction method is proposed to address the sensor malfunction problem.A global feature extraction scheme is adopted to fully exploit information of different sensors.Adversarial learning is further introduced to extract generalized sensor-invariant features.Through explorations of both global and shared features,promising and robust RUL prediction performance can be achieved by the proposed method in the testing scenarios with sensor malfunctions.The experimental results suggest the proposed approach is well suited for real industrial applications. 展开更多
关键词 Adversarial training data fusion deep learning remaining useful life(rul)prediction sensor malfunction
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Remaining useful life prediction of aero-engines based on random-coefficient regression model considering random failure threshold 被引量:1
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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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Remaining useful life prediction based on nonlinear random coefficient regression model with fusing failure time data 被引量:1
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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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基于数据驱动的锂离子电池RUL预测综述 被引量:2
6
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EG-SSMA-DELM的数控铣床刀具RUL预测研究
7
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TRNN和FA-PF融合的锂离子电池RUL预测
8
作者 徐波 雷敏 王钋 《电源学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期138-145,共8页
预测锂电池剩余使用寿命RUL(remaining useful life)可以提高电池供电系统的稳定性和安全性,从而明确故障的发生并及时做出响应。在预测过程中粒子滤波PF(particle filter)常用于在线辨识模型参数,但当PF在线辨识参数时易出现粒子贫化问... 预测锂电池剩余使用寿命RUL(remaining useful life)可以提高电池供电系统的稳定性和安全性,从而明确故障的发生并及时做出响应。在预测过程中粒子滤波PF(particle filter)常用于在线辨识模型参数,但当PF在线辨识参数时易出现粒子贫化问题,需要大量粒子才能完成状态估计,这将会导致预测结果不准确。为了提高RUL预测的准确性,提出一种基于时间递归神经网络TRNN(time recurrent neural network)和萤火虫算法FA(firefly algorithm)优化PF融合的锂电池RUL预测方法。首先,由于TRNN的泛化能力优于经验模型,并且易于捕捉容量退化的长距离依赖问题,因此选用其模拟各种条件下的电池退化模型;其次,基于FA优化的PF技术对TRNN模型参数进行递归更新,使粒子群移动到高似然区域,从而减少PF的贫化;最后,选择不同条件下不同电池的实验数据进行验证和比较。结果表明,与传统方法相比,该方法具有更高的RUL预测精度。 展开更多
关键词 锂离子电池 剩余使用寿命 时间递归神经网络 萤火虫算法 粒子滤波
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A Hybrid Ensemble Deep Learning Approach for Early Prediction of Battery Remaining Useful Life
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作者 Qing Xu Min Wu +2 位作者 Edwin Khoo Zhenghua Chen Xiaoli Li 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2023年第1期177-187,共11页
Accurate estimation of the remaining useful life(RUL)of lithium-ion batteries is critical for their large-scale deployment as energy storage devices in electric vehicles and stationary storage.A fundamental understand... Accurate estimation of the remaining useful life(RUL)of lithium-ion batteries is critical for their large-scale deployment as energy storage devices in electric vehicles and stationary storage.A fundamental understanding of the factors affecting RUL is crucial for accelerating battery technology development.However,it is very challenging to predict RUL accurately because of complex degradation mechanisms occurring within the batteries,as well as dynamic operating conditions in practical applications.Moreover,due to insignificant capacity degradation in early stages,early prediction of battery life with early cycle data can be more difficult.In this paper,we propose a hybrid deep learning model for early prediction of battery RUL.The proposed method can effectively combine handcrafted features with domain knowledge and latent features learned by deep networks to boost the performance of RUL early prediction.We also design a non-linear correlation-based method to select effective domain knowledge-based features.Moreover,a novel snapshot ensemble learning strategy is proposed to further enhance model generalization ability without increasing any additional training cost.Our experimental results show that the proposed method not only outperforms other approaches in the primary test set having a similar distribution as the training set,but also generalizes well to the secondary test set having a clearly different distribution with the training set.The PyTorch implementation of our proposed approach is available at https://github.com/batteryrul/battery_rul_early_prediction. 展开更多
关键词 Deep learning early prediction lithium-ion battery remaining useful life(rul)
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不同温度下基于PSO-LSSVM的锂电池SOH估计与RUL预测
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作者 陈璐 于仲安 熊莹燕 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第6期141-145,共5页
电池的健康状态(SOH)和剩余寿命(RUL)是电池管理系统(BMS)的重要参数,准确地估计SOH和预测RUL对保障电池长期安全有效运行至关重要。选择锂电池等压降放电时间序列为间接健康因子,通过Pearson相关系数和Spearman秩相关系数说明所选健康... 电池的健康状态(SOH)和剩余寿命(RUL)是电池管理系统(BMS)的重要参数,准确地估计SOH和预测RUL对保障电池长期安全有效运行至关重要。选择锂电池等压降放电时间序列为间接健康因子,通过Pearson相关系数和Spearman秩相关系数说明所选健康因子与电池实际容量的相关性高;使用粒子群优化(PSO)算法寻找最小二乘支持向量机(LSSVM)的参数最优解,建立SOH估计及RUL预测模型。采用锂电池数据集对该方法进行验证,结果表明:在4,24,43℃三种不同环境温度下PSO-LSSVM的电池SOH估计结果平均绝对百分比误差(MAPE)均在1.05%以内,RUL预测结果与实际结果误差均在2.5%以内,说明所选方法具有良好的适用性和可行性。 展开更多
关键词 锂离子电池 健康状态 剩余寿命 最小二乘支持向量机 间接健康因子 环境温度
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基于改进JRD及误差修正的轴承剩余寿命预测方法
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作者 刘玉山 张旭帮 +2 位作者 王灵梅 孟恩隆 郭东杰 《机电工程》 北大核心 2024年第1期72-80,共9页
目前,风电机组齿轮箱性能发生初始退化时难以识别,现有退化指标易出现剧烈波动、单调性较差,且无法准确预测齿轮箱关键部件如轴承的剩余使用寿命(RUL),针对该问题,提出了一种基于改进杰森-瑞丽散度(JRD)及误差修正的双指数模型轴承RUL... 目前,风电机组齿轮箱性能发生初始退化时难以识别,现有退化指标易出现剧烈波动、单调性较差,且无法准确预测齿轮箱关键部件如轴承的剩余使用寿命(RUL),针对该问题,提出了一种基于改进杰森-瑞丽散度(JRD)及误差修正的双指数模型轴承RUL预测方法。首先,提取了振动信号样本的多域特征指标,利用高斯混合模型(GMM)与指数型权重JRD,得到了样本的后验概率分布向量,再经归一化处理得到置信值(CV);然后,对轴承从初始健康状态退化至当前检查时刻的CV值进行了相空间重构,提取了CV序列的动力学特征,并将其作为相关向量机(RVM)的训练集,获得了支撑整个退化轨迹的相关向量;最后,利用双指数模型拟合了相关向量,外推趋势至失效门限以计算RUL,并引入了差分整合移动平均自回归模型(ARIMA),对拟合相关向量产生的拟合误差进行了预测,以修正预测的结果。实验结果表明:改进后的退化指标单调性指标提高14.3%;且在不同工况、不同时刻下,经误差修正后的轴承的RUL预测结果较未修正之前有明显提高。研究结果表明:该预测方法可为风电机组齿轮箱重要部件的预测性维护提供参考。 展开更多
关键词 滚动轴承 剩余使用寿命预测 高斯混合模型 杰森-瑞丽散度 误差修正 双指数模型 置信值 差分整合移动平均自回归模型
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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
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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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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
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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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基于时序图推理的设备剩余使用寿命预测
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作者 刘雨蒙 郑旭 +1 位作者 田玲 王宏安 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期76-88,共13页
剩余使用寿命(Remaining useful life,RUL)预测是大型设备故障预测与健康管理(Prognostics and health management,PHM)的重要环节,对于降低设备维修成本和避免灾难性故障具有重要意义.针对RUL预测,首次提出一种基于多变量分析的时序图... 剩余使用寿命(Remaining useful life,RUL)预测是大型设备故障预测与健康管理(Prognostics and health management,PHM)的重要环节,对于降低设备维修成本和避免灾难性故障具有重要意义.针对RUL预测,首次提出一种基于多变量分析的时序图推理模型(Multivariate similarity temporal knowledge graph,MSTKG),通过捕捉设备各部件的运行状态耦合关系及其变化趋势,挖掘其中蕴含的设备性能退化信息,为寿命预测提供有效依据.首先,设计时序图结构,形式化表达各部件不同工作周期的关联关系.其次,提出联合图卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)和门控循环单元(Gated recurrent unit,GRU)的深度推理网络,建模并学习设备各部件工作状态的时空演化过程,并结合回归分析,得到剩余使用寿命预测结果.最后,与现有预测方法相比,所提方法能够显式建模并利用设备部件耦合关系的变化信息,仿真实验结果验证了该方法的优越性. 展开更多
关键词 剩余使用寿命 时序图推理 图神经网络 深度推理网络
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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
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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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质子交换膜燃料电池退化机制及寿命预测方法综述
16
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
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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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锂离子电池RUL预测方法综述 被引量:14
18
作者 刘月峰 张公 +2 位作者 张晨荣 张丽娜 杨宇慧 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期11-18,共8页
随着电子设备的增长和电动车辆的普及,保障锂离子电池的安全和稳定成为研究人员的重要课题,其中电池的剩余使用寿命(RUL)为监测电池的手段之一.锂离子电池在其充放电循环期间会经历不可逆过程,可使电池容量持续衰减,最终导致电池故障,... 随着电子设备的增长和电动车辆的普及,保障锂离子电池的安全和稳定成为研究人员的重要课题,其中电池的剩余使用寿命(RUL)为监测电池的手段之一.锂离子电池在其充放电循环期间会经历不可逆过程,可使电池容量持续衰减,最终导致电池故障,为进行合理的充放电管理,满足实际应用中的高可靠性要求,对使用过程中的RUL预测进行研究,介绍对锂电池RUL预测的基于机理模型、基于数据驱动、基于机理模型与数据驱动融合和基于数据驱动的模型融合等4种方法,并讨论基于数据驱动的各RUL预测方法的优缺点,总结并展望未来研究方向和发展趋势. 展开更多
关键词 电动汽车 锂离子电池 剩余使用寿命 数据驱动 模型融合方法
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基于贝叶斯优化的GRU网络轴承剩余使用寿命预测方法
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作者 孟琳书 张音旋 +1 位作者 张起 王豪 《机电工程》 北大核心 2024年第1期130-136,共7页
传统的滚动轴承剩余使用寿命预测模型存在参数优化的困难。针对这一问题,笔者提出了一种基于贝叶斯优化的GRU网络滚动轴承剩余使用寿命预测方法,并进行了实验验证,即以PHM2012数据集为例,结合贝叶斯优化算法对基于Encoder-Decoder结构... 传统的滚动轴承剩余使用寿命预测模型存在参数优化的困难。针对这一问题,笔者提出了一种基于贝叶斯优化的GRU网络滚动轴承剩余使用寿命预测方法,并进行了实验验证,即以PHM2012数据集为例,结合贝叶斯优化算法对基于Encoder-Decoder结构的门控循环单元(GRU)预测模型的多个超参数进行了优化。首先,对包含噪声的原始数据进行了小波包处理,从滚动轴承的振动机理和故障特征出发提取了时域特征,针对该时域特征进行了优化、筛选,并将其输入到模型中的编码器部分,进一步提取了更深层次的时序特征;其次,结合注意力机制与Encoder-Decoder结构,构造了双向GRU神经网络模型,在模型的高维超参数空间中采用贝叶斯优化方法搜索超参数,得到了最优的超参数组合,并在解码器中融入了线性变换,得到了滚动轴承的寿命预测值;最后,封装了全部模型构建、训练与使用过程,建立了基于贝叶斯优化的GRU网络滚动轴承寿命预测流程,并对方法的有效性进行了对比实验验证。研究结果表明:采用基于贝叶斯优化的GRU网络可以有效预测滚动轴承的剩余使用寿命,相比于其他3种方法的最优结果,基于贝叶斯优化的GRU网络的平均预测得分提高了8.01%;基于贝叶斯优化的GRU网络对于真实寿命较短的轴承预测结果较为准确,而对于真实寿命较长的轴承则没有出现预测值大于真实值的情况,可以作为轴承临近失效阶段剩余使用寿命估计的参考。 展开更多
关键词 参数优化 剩余使用寿命 门控循环单元 贝叶斯优化 超参数调整 注意力机制 Encoder-Decoder结构
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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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