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数据驱动的航空发动机剩余寿命预测研究

数据驱动的航空发动机剩余寿命预测研究

作者：孙云鹏西安工业大学

学位级别：硕士

航空发动机是飞机的动力来源,其运行状态直接关系到飞机的安全运行和乘客的生命安全。然而,在多种因素的影响下,发动机很难避免逐渐出现性能衰退和健康状况恶化的情况。当这种情况持续积累到一定阶段时,可能会造成严重的安全事故。在故... 详细信息

航空发动机是飞机的动力来源,其运行状态直接关系到飞机的安全运行和乘客的生命安全。然而,在多种因素的影响下,发动机很难避免逐渐出现性能衰退和健康状况恶化的情况。当这种情况持续积累到一定阶段时,可能会造成严重的安全事故。在故障预测和健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)系统中,剩余寿命(Remaining Useful Life,RUL)预测是一个关键且颇具挑战的环节。通过精准预测航空发动机的RUL,可以提前制定恰当的维护策略,以降低维修成本,同时也有效保障飞机和人员的安全。随着传感器技术和人工智能的飞速发展,从发动机传感器中可以获得大量监测数据。如何处理好这些复杂、海量的数据,是数据驱动预测技术所面临的关键挑战。本文以航空发动机传感器监测信号为出发点,旨在深入研究基于数据驱动的RUL预测方法,主要研究内容包括:(1)针对航空发动机剩余寿命预测中的特征选择困难、数据噪声干扰等问题,设计了一种融合特征注意力、堆叠降噪自编码器与双向门控循环单元的预测方法。首先,采用特征注意力机制对特征进行权重分配,突出关键特征的重要性;然后,通过堆叠降噪自编码器进行深层特征提取;接着,使用双向门控循环单元捕获发动机健康状态的变化规律,实现动态剩余寿命预测。为了优化模型性能,引入贝叶斯优化方法来自动搜索双向门控循环单元的最佳超参数配置。在CMAPSS数据集上进行实验验证,结果表明,该方法预测的性能优于其他深度学习模型,RMSE为13.51,Score为252.61。(2)考虑到航空发动机的退化过程具有随机性,不同发动机之间的退化存在差异,以及深度学习预测结果无法量化预测不确定性等问题,在上一章内容的基础上,引入了随机过程模型实现剩余寿命预测。首先,采用特征注意力机制进行权重分配,使用堆叠降噪自编码器进行特征提取;接着,对提取到的特征,使用加权融合的方法构建复合健康指标;再引入Wiener过程模型,对复合健康指标的退化过程进行建模,并实现基于首达时间的RUL预测。为求得最优融合系数和随机失效阈值,构建了预测寿命的方差和预测与真实寿命间的均方误差优化目标函数。通过在CMAPSS数据集上的实验验证,成功实现了准确的剩余寿命,同时量化了预测的不确定性,预测结果的RMSE为10.42,Score为145.53。

关键词：剩余寿命预测堆叠降噪自编码器双向门控循环单元复合健康指标维纳过程

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动态环境下移动机器人路径规划方法研究

动态环境下移动机器人路径规划方法研究

作者：孙云凤齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着自主移动机器人等应用的不断普及,对于在不断变化的环境中进行高效路径规划的需求日益增加。然而传统路径规划算法已不能满足移动机器人的实际需求,如何实现在动态环境下安全、高效地路径规划成为当前智能机器人领域的热点问题。动... 详细信息

随着自主移动机器人等应用的不断普及,对于在不断变化的环境中进行高效路径规划的需求日益增加。然而传统路径规划算法已不能满足移动机器人的实际需求,如何实现在动态环境下安全、高效地路径规划成为当前智能机器人领域的热点问题。动态环境下的路径规划通常采用混合路径规划算法,关键在于设计有效的全局和局部规划算法,这是当前研究的核心问题。因此,本文结合全局路径规划和局部路径规划,在传统A*算法和传统DWA算法的基础上进行改进,并实现算法融合,以更好地解决动态环境下移动机器人的路径规划问题。主要研究如下:(1)全局路径规划。针对传统A*算法搜索效率低、安全性能差、冗余节点多等问题,提出了一种改进A*算法。首先,优化了搜索邻域选取策略,提高了搜索效率;其次,量化了环境信息,引入了障碍物比率K来更好地表示环境复杂度;然后,在评价函数中引入了环境信息的指引,动态调整了启发函数的权重;接着,改进了子节点选择方式,提高了安全系数;最后,通过双向平滑策略对路径进一步优化,提高了路径平滑度。MATLAB仿真实验结果表明,相较于传统A*算法,本文改进A*算法在路径长度、转折点数、转折角度、遍历节点及规划时间等性能指标上明显减少。(2)局部路径规划。针对传统DWA算法易陷入局部最优、对环境变化不敏感等问题,提出了一种改进DWA算法。首先,引入了姿态调整函数,动态调整了移动机器人的方位角偏差,避免了出现大幅度转弯;其次,将距离评价函数进一步改进,降低了已知障碍物和未知障碍物之间的交叉影响,提高了动态避障的灵敏度。(3)混合路径规划。针对以上两种改进算法,本文提出了一种融合改进A*算法和改进DWA算法的混合路径规划算法。它融合了全局和局部路径规划的优势,解决了全局路径规划无法动态避障及局部路径规划易陷入局部最优的问题。MATLAB仿真实验结果表明,融合算法在沿改进A*算法所规划的静态全局路径移动的同时,还能动态避开未知障碍物;而且相比于改进A*算法,转折点减少,路径更短、更平滑。(4)基于ROS平台的导航规划试验。针对真实场景,利用基于ROS的实验平台,在室内走廊完成了SLAM建图和路径规划试验。在静态试验场景下,利用全局地图比较本文传统A*算法和改进A*算法,验证了本文改进A*算法的有效性;在动态场景下,利用在全局地图中随机添加动态障碍物,验证了本文融合算法的优越性。

关键词：路径规划移动机器人算法融合 A*算法 DWA算法

基于一维计算模型的斜盘式柱塞泵流动特性分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 62-73页

作者：朱志鹏汤永孙云伟杨广根巴德纯中国直升机设计研究所江西景德镇333001 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110001

斜盘式柱塞泵广泛应用在直升机疲劳试验的液压系统中,其流动特性对液压系统稳定性有着至关重要的作用。文中使用立体几何方法分析了斜盘式柱塞泵柱塞运动轨迹,基于图形解析法推导了过流面积公式,并编写相应Matlab程序实现吸排油过流面... 详细信息

斜盘式柱塞泵广泛应用在直升机疲劳试验的液压系统中,其流动特性对液压系统稳定性有着至关重要的作用。文中使用立体几何方法分析了斜盘式柱塞泵柱塞运动轨迹,基于图形解析法推导了过流面积公式,并编写相应Matlab程序实现吸排油过流面积自动化计算;构建了考虑流量倒灌及泄漏的单柱塞流动模型,结合AMESim软件实现柱塞泵三维计算模型向一维计算模型的转变;依据初始工况计算结果分析了柱塞泵的流动特性及其产生流量脉动的原因,并使用基于计算流体力学(CFD)方法的三维模型所获得的流量脉动计算结果验证了一维计算模型的准确性。在此基础上分析了不同运行工况(包含运行温度、工作压力及柱塞泵调节参数)对出口流量脉动率的影响,从降低流量脉动率进而提高直升机疲劳试验精度的角度分析了试验中柱塞泵调节控制要点。文中提出的一维计算模型可显著提高柱塞泵仿真计算速率,便于后续柱塞泵的改进设计以及将其作为子系统添加到虚拟数字试验平台中。

关键词：斜盘式柱塞泵图形解析法一维计算模型计算速率流量脉动疲劳试验

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T1a～bN0M0期非小细胞肺癌亚肺叶切除术远期预后的倾向性评分匹配研究

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中国胸心血管外科临床杂志 2024年

作者：王朝潘宴青孙云刚邵丰南京市胸科医院胸外科南京医科大学附属脑科医院胸外科南京医科大学肺部结节诊疗研究中心

目的评估亚肺叶切除术后T1a～bN0M0期非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）患者的远期生存状况。方法从监测、流行病学和最终结果（Surveillance,Epidemiology,and End Results,SEER）数据库中筛选出2004—2015年接受亚... 详细信息

目的评估亚肺叶切除术后T1a～bN0M0期非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）患者的远期生存状况。方法从监测、流行病学和最终结果（Surveillance,Epidemiology,and End Results,SEER）数据库中筛选出2004—2015年接受亚肺叶切除术的T1a～bN0M0期NSCLC患者，根据切除方式将患者分为肺段组和楔形组。按1∶1比例，通过倾向性评分匹配（propensity-score matching,PSM）后，使用Cox比例风险回归模型、对数秩检验和受限平均生存时间（restricted mean survival time,RMST）分析患者的总体生存期（overall survival,OS）和疾病特异性生存期（disease-specific survival,DSS）。结果纳入3 262例患者，男1 321例、女1941例，中位年龄69.0岁，其中楔形组2 419例，肺段组843例。匹配后得到843对患者，结果显示肺段组的DSS死亡风险低于楔形组[HR=0.82,95%CI(0.68,0.98),P=0.030]，但OS差异无统计学意义[HR=0.90,95%CI(0.79,1.02),P=0.107]。肺段组的10年DSS率（68.0%vs. 60.6%,P=0.011）和10年OS率（40.8%vs. 37.0%,P=0.049）优于楔形组，而5年DSS率（82.9%vs. 79.5%,P=0.112）和5年OS率（68.9%vs. 64.9%,P=0.096）差异无统计学意义。亚组分析显示，肺段切除在腺癌（P=0.045）、右下叶肿瘤（P=0.014）和肿瘤直径≤1.6 cm(P=0.006)患者中的10年OS-RMST更优。结论亚肺叶切除中增加淋巴结清扫可能改善预后。相比于楔形切除，肺段切除可能提高T1a～bN0M0期NSCLC患者的远期DSS率。

关键词：非小细胞肺癌亚肺叶切除肺段切除楔形切除预后

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放射肠安汤对放射性直肠炎的疗效及机制研究

中文科技期刊数据库（文摘版）医药卫生 2024年第8期 0043-0046页

作者：陈莹周杨位振丁艳云雨泗阳县中医院江苏宿迁223700

探讨放射肠安汤对放射性直肠炎(RP)的疗效及机制。方法选择泗阳县中医院肿瘤科2023年1月~2024年6月收治的60例RP患者研究,采取数字随机表法以就诊时间编号分组,包括对照组(常规西药治疗)与观察组(放射肠安汤治疗),每组30例。对比效果... 详细信息

探讨放射肠安汤对放射性直肠炎(RP)的疗效及机制。方法选择泗阳县中医院肿瘤科2023年1月~2024年6月收治的60例RP患者研究,采取数字随机表法以就诊时间编号分组,包括对照组(常规西药治疗)与观察组(放射肠安汤治疗),每组30例。对比效果。结果治疗后观察组肠道反应分级低于对照组(P0.05),治疗后观察组均低于对照组(P<0.05);观察组总有效率低于对照组(P<0.05)。结论与常规西药治疗RP比较,予以放射肠安汤治疗,可更好地减轻肠道反应,同时有助于改善临床症状,从而提高临床疗效,值得应用。

关键词：放射性直肠炎放射肠安汤中医证候积分肠道反应作用机制

基于折射率匹配实验图像指标的含液颗粒物质系统内部固体体积分数重构

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Acta Mechanica Sinica 2024年第2期40卷 39-53页

作者：孙云辉焦佳珺安翼王晓亮刘青泉 School of Aerospace Engineering Beijing Institute of TechnologyBeijing100081China Key Laboratory for Mechanics in Fluid Solid Coupling Systems Institute of MechanicsChinese Academy of SciencesBeijing100190China

折射率匹配技术被广泛用于研究颗粒-液体混合流动,但是目前针对其固体体积分数的确定为经验性的且缺乏理论或实验支撑.为了合理确定内部体积分数,本文开展了系统的标定实验来研究固体体积分数和图像指标的关系.结果表明基于面积分数的... 详细信息

折射率匹配技术被广泛用于研究颗粒-液体混合流动,但是目前针对其固体体积分数的确定为经验性的且缺乏理论或实验支撑.为了合理确定内部体积分数,本文开展了系统的标定实验来研究固体体积分数和图像指标的关系.结果表明基于面积分数的模型由于颗粒表观尺寸的不稳定性,会产生较大的误差,传统使用的正比例模型仅在靠近标定点附近的体积分数成立.本文提出了基于Voronoi多边形等效直径的预测模型,结果表明该模型更为准确且稳定,该模型被进一步应用于颗粒-液体斜槽流动中以研究内部体积分数剖面和底部应力.

关键词： Voronoi多边形折射率匹配颗粒物质等效直径标定点比例模型标定实验实验图像

多阶段攻防对抗体系效能评估MS-GERT模型

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系统工程与电子技术 2024年

作者：张靖如方志耕孙云柯吴双陈顶南京航空航天大学经济与管理学院南京电子设备研究所上海机电工程研究所

效能是衡量多阶段攻防对抗体系性能的重要指标，代表着完成任务的有效程度。在执行任务期间，外部环境不断变化，体系效能存在时间依赖关系。针对此问题，本文运用拓展的图示评审技术（Graphical evaluation and review technique， GER... 详细信息

效能是衡量多阶段攻防对抗体系性能的重要指标，代表着完成任务的有效程度。在执行任务期间，外部环境不断变化，体系效能存在时间依赖关系。针对此问题，本文运用拓展的图示评审技术（Graphical evaluation and review technique， GERT）来评估多阶段攻防对抗体系效能。首先根据体系任务执行的多阶段特征构建了GERT网络，并分析了网络的传递特性。在效能结果计算上，考虑时间因素，设计了一个新的任务有效度参数来体现效能的时间依赖特征。利用c、z标记法，以获得关键组件系统执行关键任务的相关参数。最后，以某导弹防御体系的防御作战任务为例，验证了理论研究结果。

关键词：攻防对抗体系效能图示评审技术任务时间有效度

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蒸汽发生器沉积物在EDTA溶液中溶解行为

核动力工程 2024年第4期45卷 228-234页

作者：宋利君肖艳孙云田朝晖刘灿帅邹伟苏州热工研究院有限公司江苏苏州215004 国家核电厂安全及可靠性工程技术研究中心江苏苏州215004

为了研究化学清洗剂乙二胺四乙酸(EDTA)对模拟沉积物Fe_(3)O_(4)和蒸汽发生器(SG)泥渣的溶解能力,以指导化学清洗工艺选择,采用X射线荧光光谱和电感耦合等离子体发射光谱分析温度、EDTA浓度、溶解时间对模拟沉积物Fe_(3)O_(4)和SG泥渣... 详细信息

为了研究化学清洗剂乙二胺四乙酸(EDTA)对模拟沉积物Fe_(3)O_(4)和蒸汽发生器(SG)泥渣的溶解能力,以指导化学清洗工艺选择,采用X射线荧光光谱和电感耦合等离子体发射光谱分析温度、EDTA浓度、溶解时间对模拟沉积物Fe_(3)O_(4)和SG泥渣的溶解效果。采用Fe_(3)O_(4)制备化学修饰电极,采用三电极体系开展修饰电极的循环伏安测试和交流阻抗测试。结果表明,溶液温度越高,EDTA浓度越高,对Fe_(3)O_(4)的溶解能力越强;溶解时间越长,模拟沉积物Fe_(3)O_(4)和SG泥渣的溶解率越高;由于SG泥渣和模拟沉积物Fe_(3)O_(4)的差异性,EDTA溶液对SG泥渣的溶解能力弱于模拟沉积物Fe_(3)O_(4);修饰电极在EDTA溶液中的电化学反应过程属于扩散控制过程。

关键词：蒸汽发生器(SG) Fe_(3)O_(4) 泥渣化学修饰电极乙二胺四乙酸(EDTA)

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顾及路口转移偏好和当前移动模式的个体驾驶目的地预测方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第5期49卷 819-830页

作者：桂志鹏杨乐丁劲宸王锦添孙云增吴华意武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 航天科工智能运筹与信息安全研究院(武汉)有限公司湖北武汉430040

个体驾驶目的地预测在个性化服务推荐、智慧交通等位置服务中具有重要的应用价值,但现有深度学习方法多以高密度采样轨迹点为单位构建出行特征,导致数据冗余、信息增益有限。路口序列可简化道路驾驶轨迹的表达形态,降低训练成本;同时,... 详细信息

个体驾驶目的地预测在个性化服务推荐、智慧交通等位置服务中具有重要的应用价值,但现有深度学习方法多以高密度采样轨迹点为单位构建出行特征,导致数据冗余、信息增益有限。路口序列可简化道路驾驶轨迹的表达形态,降低训练成本;同时,路口间的转移偏好与当前移动模式隐含路口与目的地间的时空关联关系,能够一定程度上表征个体出行意图,却鲜有研究将其用于目的地预测。为此,提出一种顾及路口转移偏好和当前移动模式的个体驾驶目的地预测方法:(1)以路口为单位构建输入特征,利用图注意力机制学习不同时间槽内路口间的转移系数,并结合长短期记忆模型捕获转移偏好长期依赖关系;(2)构建时间循环编码与驾驶状态特征,利用长短期记忆模型学习个体当前移动模式表征;(3)通过特征交叉与注意力机制实现特征融合,并利用残差网络输出预测。基于中国深圳市12名私家车司机2019年全年的轨迹数据开展实验,通过与隐马尔可夫、长短期记忆模型、远近距离依赖模型、融合地理语义与位置重要性的长短期记忆模型的精度进行对比并进行消融实验,验证了所提方法的有效性;可视化分析了转移偏好在捕获路口间空间关联关系中的作用,并探讨转移路口数量设置对预测精度的影响。

关键词：轨迹预测出行模式位置服务个体驾驶目的地预测路口转移偏好移动模式

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