基于非线性Wiener过程的柱塞泵剩余使用寿命分析
发布时间：2022-02-10 02:01
轴向柱塞泵作为液压系统的核心动力元件之一,其性能的好坏直接影响液压系统整体的工作状况,如果能掌握轴向柱塞泵剩余使用寿命的分布规律,可以为液压系统实施健康管理提供依据。为此,以轴向柱塞泵泄漏回油流量作为其性能退化指标,应用非线性Wiener过程构建其剩余使用寿命预测模型。通过与柱塞泵实例寿命比较表明,具有随机效应幂函数结构的非线性Wiener过程模型预测结果,优于线性以及其他2种非线性Wiener过程模型,更接近轴向柱塞泵退化过程中的实际寿命。
【文章来源】：液压与气动. 2020,(11)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
剩余使用寿命预测原理简图
图2表示5台轴向柱塞泵的泄漏回油流量和工作时间t的关系。退化模型中利用泄漏回油流量代表退化量X(t),模型中t表示轴向柱塞泵的运行时间,采用线性和非线性Wiener过程分别建模。利用图2中的数据和第一节介绍的模型参数估计方法估计出M0～M4模型的参数,比较模型之间的合理性经常采用AIC、BIC准则。本研究因为大样本量故采用BIC准则来评价,标准是以BIC值最小者为最优模型(包括负数)。表1 不同模型参数的估计值及BIC值 模型 μa/μ σa σ b BIC M0 0.0034 - 9.10×10-6 - 527.95 M1 0.0091 6.78×10-5 4.68×10-5 - 126.06 M2 1.24×10-21 - 0.110 7 -1.21×103 M3 9.85×10-17 7.03×10-16 0.0959 5.48 -1.38×103 M4 1.03×10-20 8.0×10-20 0.0903 0.0992 -789.64
从图3可以看出,轴向柱塞泵在工作的0～1200 h内,不同观测时间,剩余使用寿命的实际值都会落在剩余使用寿命概率密度函数的范围内,且寿命的预测值都会落在实际值周围。同时,剩余概率密度函数的图像随着历史数据不断积累越来越陡。表明轴向柱塞泵的泄漏回油流量越接近失效阈值,剩余使用寿命的预测值的不确定性越小。实际剩余使用寿命和预测寿命以及误差率的比较,如图4a、图4b所示,在M3模型下前300 h,实际值和预测值误差率较大,但是随着数据的不断增加后面的预测值越来越接近实际值,误差率在不断减小。图4 预测-实际寿命比较
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于局部s变换和极限学习机的柱塞泵滑靴磨损故障诊断[J]. 励文艳,程珩,赵立红,韩露. 液压与气动. 2019(12)
[2]基于统计回归和非线性Wiener过程的交流接触器剩余寿命预测[J]. 李奎,高志成,武一,郑淑梅,李正广. 电工技术学报. 2019(19)
[3]考虑测量误差和随机效应的设备剩余寿命预测[J]. 蔡忠义,陈云翔,郭建胜,王泽洲,邓林. 系统工程与电子技术. 2019(07)
[4]航空柱塞泵缸体疲劳分析及寿命预测方法[J]. 王岩,王晓晴,郭生荣,卢岳良,刘胜. 北京航空航天大学学报. 2019(07)
[5]基于Wiener过程的万能式断路器附件剩余寿命预测[J]. 孙曙光,王佳兴,王景芹,杜太行,李勤. 仪器仪表学报. 2019(02)
[6]基于随机效应Wiener退化模型的剩余寿命预测[J]. 冯海林,李秀秀. 浙江大学学报(理学版). 2018(06)
[7]考虑油液黏压特性的高压航空液压泵柱塞副泄漏模型研究[J]. 李元,王少萍,石健,郑硕. 液压与气动. 2018(05)
[8]基于Wiener过程的航空燃油泵寿命预测[J]. 张先航,李曙林,常飞,杜旭,尹俊杰,肖尧. 航空科学技术. 2017(11)
[9]Remaining useful life prediction based on the Wiener process for an aviation axial piston pump[J]. Wang Xingjian,Lin Siru,Wang Shaoping,He Zhaomin,Zhang Chao. Chinese Journal of Aeronautics. 2016(03)
[10]航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究（连载2） 航空液压泵典型失效模式及加速方法[J]. 马纪明,阮凌燕,付永领,陈娟,祁晓野,罗经. 液压与气动. 2015(07)
硕士论文
[1]轴向柱塞泵性能可靠性建模与维修策略优化[D]. 王宇.兰州理工大学 2019
[2]基于随机过程建模的机械装备剩余寿命预测研究[D]. 李建华.浙江工业大学 2019
[3]三参数威布尔分布轴向柱塞泵寿命预测研究[D]. 杨少康.燕山大学 2018
本文编号：3618046
【文章来源】：液压与气动. 2020,(11)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
剩余使用寿命预测原理简图
图2表示5台轴向柱塞泵的泄漏回油流量和工作时间t的关系。退化模型中利用泄漏回油流量代表退化量X(t),模型中t表示轴向柱塞泵的运行时间,采用线性和非线性Wiener过程分别建模。利用图2中的数据和第一节介绍的模型参数估计方法估计出M0～M4模型的参数,比较模型之间的合理性经常采用AIC、BIC准则。本研究因为大样本量故采用BIC准则来评价,标准是以BIC值最小者为最优模型(包括负数)。表1 不同模型参数的估计值及BIC值 模型 μa/μ σa σ b BIC M0 0.0034 - 9.10×10-6 - 527.95 M1 0.0091 6.78×10-5 4.68×10-5 - 126.06 M2 1.24×10-21 - 0.110 7 -1.21×103 M3 9.85×10-17 7.03×10-16 0.0959 5.48 -1.38×103 M4 1.03×10-20 8.0×10-20 0.0903 0.0992 -789.64
从图3可以看出,轴向柱塞泵在工作的0～1200 h内,不同观测时间,剩余使用寿命的实际值都会落在剩余使用寿命概率密度函数的范围内,且寿命的预测值都会落在实际值周围。同时,剩余概率密度函数的图像随着历史数据不断积累越来越陡。表明轴向柱塞泵的泄漏回油流量越接近失效阈值,剩余使用寿命的预测值的不确定性越小。实际剩余使用寿命和预测寿命以及误差率的比较,如图4a、图4b所示,在M3模型下前300 h,实际值和预测值误差率较大,但是随着数据的不断增加后面的预测值越来越接近实际值,误差率在不断减小。图4 预测-实际寿命比较
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于局部s变换和极限学习机的柱塞泵滑靴磨损故障诊断[J]. 励文艳,程珩,赵立红,韩露. 液压与气动. 2019(12)
[2]基于统计回归和非线性Wiener过程的交流接触器剩余寿命预测[J]. 李奎,高志成,武一,郑淑梅,李正广. 电工技术学报. 2019(19)
[3]考虑测量误差和随机效应的设备剩余寿命预测[J]. 蔡忠义,陈云翔,郭建胜,王泽洲,邓林. 系统工程与电子技术. 2019(07)
[4]航空柱塞泵缸体疲劳分析及寿命预测方法[J]. 王岩,王晓晴,郭生荣,卢岳良,刘胜. 北京航空航天大学学报. 2019(07)
[5]基于Wiener过程的万能式断路器附件剩余寿命预测[J]. 孙曙光,王佳兴,王景芹,杜太行,李勤. 仪器仪表学报. 2019(02)
[6]基于随机效应Wiener退化模型的剩余寿命预测[J]. 冯海林,李秀秀. 浙江大学学报(理学版). 2018(06)
[7]考虑油液黏压特性的高压航空液压泵柱塞副泄漏模型研究[J]. 李元,王少萍,石健,郑硕. 液压与气动. 2018(05)
[8]基于Wiener过程的航空燃油泵寿命预测[J]. 张先航,李曙林,常飞,杜旭,尹俊杰,肖尧. 航空科学技术. 2017(11)
[9]Remaining useful life prediction based on the Wiener process for an aviation axial piston pump[J]. Wang Xingjian,Lin Siru,Wang Shaoping,He Zhaomin,Zhang Chao. Chinese Journal of Aeronautics. 2016(03)
[10]航空液压泵加速寿命试验现状及方法研究（连载2） 航空液压泵典型失效模式及加速方法[J]. 马纪明,阮凌燕,付永领,陈娟,祁晓野,罗经. 液压与气动. 2015(07)
硕士论文
[1]轴向柱塞泵性能可靠性建模与维修策略优化[D]. 王宇.兰州理工大学 2019
[2]基于随机过程建模的机械装备剩余寿命预测研究[D]. 李建华.浙江工业大学 2019
[3]三参数威布尔分布轴向柱塞泵寿命预测研究[D]. 杨少康.燕山大学 2018
本文编号：3618046
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