數(shù)控裝備運行可靠性評估方法研究.pdf

1、數(shù)控裝備作為機械制造業(yè)的工作母機被廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)中，這樣重要的設備一旦出現(xiàn)故障，不僅會帶來裝備本身的損失還會給企業(yè)帶來其他一系列巨大的經(jīng)濟損失。數(shù)控裝備不同于一般的機械設備，由于其結(jié)構(gòu)、功能、工作環(huán)境的復雜，造成裝備的失效模式多樣，所以對其運行過程中的可靠性進行有效的預測與評估具有重要的意義?；谑勖鼣?shù)據(jù)開展的經(jīng)典可靠性評估方法對故障數(shù)據(jù)樣本信息有嚴苛的要求，它不適用于對單臺數(shù)控裝備和瞬時可靠性進行評估，所以有必要提出其他的可靠

2、性評估方法。本文在國家自然科學基金的資助下，利用數(shù)控裝備的性能退化數(shù)據(jù)，基于灰色時間序列模型、隱半馬爾科夫模型(HSMM)等模型對數(shù)控裝備運行可靠性進行了有效的預測與評估。主要工作如下:
　　(1)介紹了性能退化理論，分析了數(shù)控裝備運行過程中性能退化現(xiàn)象，設計了收集反映數(shù)控裝備實時狀態(tài)的性能退化數(shù)據(jù)方案，提取出了數(shù)控裝備性能退化外在表征出的性能特征參數(shù)。提出基于灰色時間序列模型的數(shù)控裝備性能退化建模，給出了灰色預測模型GM(1，1

3、)和時間序列模型AR模型的建模過程，通過借助模型來了解裝備性能退化規(guī)律，對裝備失效時間進行預測。
　　(2)闡述了馬爾科夫(Markov)鏈、馬爾科夫過程和隱馬爾科夫模型(HMM)的基本概念與定義，介紹了HMM的基本算法、模型訓練過程以及實際應用中應注意的問題和改進。給出了基于HMM的運行可靠性評估方法的基本步驟，基于HMM的數(shù)控裝備運行可靠性評估方法實現(xiàn)了對外在性能特征參數(shù)與內(nèi)在狀態(tài)間關(guān)系的描述，結(jié)合實例計算出了數(shù)控裝備運行過程

4、中各個時刻的瞬時可靠度，了解到裝備工作過程中的可靠性變動情況。
　　(3)在HMM的基礎(chǔ)上對模型進行了改進，引入了它的一種擴展形式——隱半馬爾科夫模型(HSMM)。首先介紹了HSMM中各參數(shù)的意義和廣義算法，其次通過引入快速遞推算法解決了模型訓練過程中出現(xiàn)的計算量和存儲度呈指數(shù)倍增的問題，通過采用定標技術(shù)等方法對該方法進行改進，避免了模型訓練時出現(xiàn)數(shù)據(jù)下溢等問題，并提高了模型訓練的魯棒性。最后，利用改進的HSMM對數(shù)控裝備運行可靠