退化速率跟踪粒子滤波在剩余使用寿命预测中的应用.pdf

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1、第37卷第3期国防科技大学学报V01．37No．32015年6月jouRNALOFNAT10NALUNIVERSITY0FDEFENSETECHNOLOGYJun．20l5退化速率跟踪粒子滤波在剩余使用寿命预测中的应用范彬，胡雷，胡茑庆(国防科技大学装备综合保障技术重点实验室，湖南长沙410073)摘要：毋庸置疑，剩余使用寿命预测对于设备的健康管理越来越重要。近年来粒子滤波方法被越来越多地应用到设备寿命预测技术当中，这是因为粒子滤波方法能更好地解决非线性非高斯系统滤波问题，而且能够获得不确定度信息。但该方法的预测性能却过度依赖于预

2、测模型，并且对于模型参数的初始分布也比较敏感，这在一定程度上限制了粒子滤波预测方法的进一步发展。针对基本粒子滤波预测方法的不足，提出了一种基于退化速率跟踪粒子滤波的通用预测框架，以历史观测数据的退化速率统计规律作为指导来跟踪目标数据的退化速率，实现对粒子滤波预测方法的简化，并将该方法用于轴承和锂离子电池的剩余使用寿命预测，验证了方法的有效性。关键词：粒子滤波；退化速率跟踪；剩余使用寿命；预测框架中图分类号：TP806文献标志码：A文章编号：1001—2486(2015)03—161—06Remainingusefullifepre

3、dictionbasedondegradationratetrackingparticlefilterFANBin，HULei，HUNiaoqing(LaboratoryofScienceandTechnologyonIntegratedLogisticsSupport，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha41~73，China)Abstract：Thereisnodoubtthatremainingusefullifepredictionisimportanttothehe

4、althmanagementofmodernequipment．Particlefiltermethodhasbeenwidelyappliedtothepredictionofequipmentremainingusefullifeinrecentyears，becauseitcalsolvethefilteringproblemofnonlinearandnon—Gaussiansystemsbetteranditallowstheuncertaintymanagement．However，thepredictionperfo

5、rmanceofaparticlefiltermethodislargelydependentonthepredictionmodelandisverysensitivetotheinitialdistributionthemoddparamners．Theseflawshmitthefurtherdevelopmentofparticlefiltermethodsinthepredictiontoacertainextent．Aimingattheshortcomingsofthebasicparticlefilterpredi

6、ctionmethod，akindofgeneralpredictionframeworkbasedoildegradationratetrackingparticlefilterwaspresented．Intheproposedmethod，thestatisticalruleofhistoricaldatawasutilizedtoguidethedegradationratetrackingoftargetdataandsimplifythepredictionprocess．Theremainingusefullifep

7、redictioncasesofrollingbearingsandLi—ionbatteryverifiedtheefectivenessoftheproposedmethod．Keywords：particlefilter；degradationratetracking；remainingusefullife；predictionframework科学技术的加速发展使得现代复杂工程系统Average，ARMA)时间序列模型_o、隐半马尔可夫的结构越来越复杂，同时也使得保障其长期安全模型]、相关向量机l8等基于数据驱动的方法，运

8、行的难度越来越高，一旦发生事故都将造成巨以及直接对具体零部件解析建模或仿真进行预测大的损失和危害。为避免事故发生，就需要对设的基于物理模型方法’等。备剩余使用寿命进行预测，从而针对性地制定维其中，粒子滤波方法是一种基于数据与模型护方案，提高系统的可