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基于支持向量回归的Bootstrap数据扩充方法及其在小子样可靠性评估中的应用

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测控技术 2024年

作者：葛保聪尚子涵黄佳夏爱国王井科秦飞中南大学航空航天技术研究院西北工业大学航天学院北京航空工程技术研究中心

针对航空发动机小子样特性下的可靠性评估问题,提出一种基于支持向量回归(Support Vector Regression, SVR)的Bootstrap数据扩充方法:建立并训练SVR模型,采用邻域抽样法构造输入集,输入训练好的模型中获得扩充样本。仿真结果表明,采用... 详细信息

针对航空发动机小子样特性下的可靠性评估问题,提出一种基于支持向量回归(Support Vector Regression, SVR)的Bootstrap数据扩充方法:建立并训练SVR模型,采用邻域抽样法构造输入集,输入训练好的模型中获得扩充样本。仿真结果表明,采用该方法获得的扩充样本较传统Bootstrap方法更接近真实分布,且有效拓展了样本取值区间。以某航空发动机涡轮盘小子样疲劳寿命试验数据为例:(1)非参数方法,采用两种方法获得的平均疲劳寿命十分接近,但新方法获得的置信区间更大,这与样本取值区间的拓展相关;(2)参数方法,对新方法扩充的样本进行参数估计得到的结果与参考值更为接近,最大相对偏差为-1.290 2%,而传统方法的最大相对偏差达到了29.477 6%,两种方法下计算得到的平均疲劳寿命与参考值均较接近,但新方法得到的置信区间与参考区间更为接近。综合来看,所提出的方法能够有效实现样本扩充,具有一定的应用价值。

关键词：支持向量回归 Bootstrap方法小子样可靠性分析航空发动机

基于Bootstrap理论的小子样寿命评估模型

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北京航空航天大学学报 2022年第1期48卷 106-112页

作者：赵远杨琳西安导航技术研究所西安710068 兰州理工大学理学院兰州730050

针对航天产品小子样、长寿命的特点,提出了基于Bootstrap理论的小子样寿命评估模型。采用B-样条函数构造Bootstrap样本经验分布函数,进行放回抽样。在此基础上,分别采用非参数Bootstrap方法和参数Bootstrap方法建立了寿命评估模型。采... 详细信息

针对航天产品小子样、长寿命的特点,提出了基于Bootstrap理论的小子样寿命评估模型。采用B-样条函数构造Bootstrap样本经验分布函数,进行放回抽样。在此基础上,分别采用非参数Bootstrap方法和参数Bootstrap方法建立了寿命评估模型。采用提出的模型对空心阴极循环点火寿命试验数据进行评估,得到多个寿命特征结果,与传统的参数极大似然估计方法的计算结果进行了对比分析,其评估精度满足工程的应用需求,验证了该模型的工程实用性和有效性。

关键词：小子样寿命评估 Bootstrap B-样条函数经验分布函数

小子样复杂装备系统测试性评估中的验前参数值确定方法

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航空动力学报 2014年第8期29卷 1968-1973页

作者：张西山黄考利闫鹏程连光耀王韶光军械工程学院石家庄050003 军械技术研究所石家庄050003

针对当前小子样测试性评估中对验前信息处理不规范、结果可信度差的问题,研究了由专家经验信息、子系统试验信息和虚拟仿真信息确定系统测试性验前参数值的方法.根据不同来源的测试性验前信息,分别提出了模糊不确定性加权、分系统数据... 详细信息

针对当前小子样测试性评估中对验前信息处理不规范、结果可信度差的问题,研究了由专家经验信息、子系统试验信息和虚拟仿真信息确定系统测试性验前参数值的方法.根据不同来源的测试性验前信息,分别提出了模糊不确定性加权、分系统数据折合和基于相似度量的Dempster-Shafer(D-S)证据融合方法估计系统测试性验前参数值.实例分析表明:该方法计算测试性评估中的验前参数值比其他文献方法的计算结果低约0.8%.

关键词：测试性评估复杂装备系统小子样验前信息测试性验前估计值

小子样场合下估算母体百分位值置信下限和可靠度置信下限的Bootstrap方法

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航空学报 2006年第5期27卷 789-794页

作者：李洪双吕震宙西北工业大学航空学院陕西西安710072

将Bootstrap方法引入到小子样场合下母体百分位值置信下限的计算中,并与传统的单侧容限系数法和新单侧容限系数法进行了大量的对比计算,算例表明Bootstrap方法明显优于其他两种方法,在较高可靠度和置信度要求下母体百分位值置信下限不... 详细信息

将Bootstrap方法引入到小子样场合下母体百分位值置信下限的计算中,并与传统的单侧容限系数法和新单侧容限系数法进行了大量的对比计算,算例表明Bootstrap方法明显优于其他两种方法,在较高可靠度和置信度要求下母体百分位值置信下限不会出现负值的情况,而且计算得到的结果更接近真值。发展了一种半参数Bootstrap方法用于计算可靠度的置信下限,模拟计算表明半参数Bootstrap方法很好地克服了置信度较高时,新旧单侧容限系数计算出的可靠度置信下限过低的局限性,而且半参数Bootstrap方法的计算结果均有较高的精度。

关键词： Bootstrap方法小子样母体百分位值可靠度置信下限

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小子样下机构系统磨损仿真可靠性研究

机械工程学报 2015年第13期51卷 235-244页

作者：李文丽原大宁刘宏昭张涛西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

针对断路器机构系统具有磨损试验小子样、失效阈值不固定、试验成本高的特点,通过模拟仿真试验法、小子样数据处理法、随机性理论,对某大容量发电机断路器传动机构的磨损可靠性进行研究。在考虑运动副非规则磨损对断路器传动机构系统性... 详细信息

针对断路器机构系统具有磨损试验小子样、失效阈值不固定、试验成本高的特点,通过模拟仿真试验法、小子样数据处理法、随机性理论,对某大容量发电机断路器传动机构的磨损可靠性进行研究。在考虑运动副非规则磨损对断路器传动机构系统性能退化的影响及制造误差的基础上,基于Archard磨损模型对运动副不同接触点的磨损量进行计算,利用ADAMS仿真软件获得了该传动机构危险关节运动副服从正态分布的初始间隙量下的磨损数据。采用小子样的虚拟增广法和Boot-strap法对获得的磨损数据进行扩展,根据该机构系统磨损退化量分布规律分别得到扩展前后的可靠度函数曲线,对比结果表明对该样本进行小子样的扩展是必要的。利用扩展数据分别得到固定失效阈值、随机失效阈值下的可靠度曲线,结果表明断路器传动机构磨损随机失效阈值下的可靠度较固定阈值更接近生产实际。研究表明复杂的磨损过程可通过仿真试验预测其可靠性,从而避免了传统的必须依赖试验的研究方法,具有一定的应用价值。

关键词：断路器机构磨损仿真小子样失效阈值可靠性分析

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小子样统计理论及IC可靠性评估

控制与决策 2008年第3期23卷 241-245,250页

作者：邹心遥姚若河华南理工大学电子与信息工程学院广州510640

小子样IC可靠性评估方法显得越来越重要.传统的小子样可靠性评估是基于Bayes方法,其主要特点是可充分利用先验信息进行统计推断.近年来发展的支持向量机(SVM)在小子样可靠性评估中具有独特的优势,已在软件可靠性评估和可靠性预测方面取... 详细信息

小子样IC可靠性评估方法显得越来越重要.传统的小子样可靠性评估是基于Bayes方法,其主要特点是可充分利用先验信息进行统计推断.近年来发展的支持向量机(SVM)在小子样可靠性评估中具有独特的优势,已在软件可靠性评估和可靠性预测方面取得了重要应用.将SVM与Bayes方法相结合并应用于小子样IC的可靠性评估,将大大节省IC可靠性评估的时间,有效地提高工作效率.

关键词：可靠性评定小子样 Bayes方法支持向量机

小子样下导电滑环磨损失效仿真的可靠性评估研究

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宇航学报 2020年第5期41卷 624-632页

作者：孙远航余建波刘贤军孙习武王永松同济大学机械与能源学院上海201800 上海航天设备制造总厂上海201100

针对滑环失效数据较少的特点,构建导电滑环磨损失效模型,结合小子样数据处理法和随机性理论对滑环摩擦副进行可靠性评估研究。首先,考虑滑环摩擦副在热力电多场耦合环境下的特点,应用传热学、赫兹理论、能量守恒定律量化多场耦合对滑环... 详细信息

针对滑环失效数据较少的特点,构建导电滑环磨损失效模型,结合小子样数据处理法和随机性理论对滑环摩擦副进行可靠性评估研究。首先,考虑滑环摩擦副在热力电多场耦合环境下的特点,应用传热学、赫兹理论、能量守恒定律量化多场耦合对滑环摩擦副的影响,再结合Archard模型理论构建导电滑环摩擦副磨损失效模型。然后,采用小子样数据的虚拟增广法和Boot-strap法对仿真数据进行扩展,根据滑环磨损特征量分布规律分别得到随机失效阈值与固定阈值下的可靠度函数曲线,以某厂制造的导电滑环为例,进行滑环摩擦副可靠性评估,实验结果表明随机失效阈值下的可靠度与实际更接近。研究表明所构建的磨损模型和方法可以有效地对导电滑环进行可靠性评估,避免了传统的必须依赖大量试验数据的方法,解决了缺少滑环试验数据而难以进行可靠性评估的问题,填补了导电滑环可靠性研究的空白。

关键词：导电滑环磨损失效模型小子样可靠性评估失效阈值

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小子样全寿命试验研究

中国机械工程 2005年第13期16卷 1129-1132,1137页

作者：陈举华史岩彬安艳秋山东大学济南250061

针对机械系统中关键零件全寿命试验获取样本困难,提出两种小子样预测寿命方法,即模糊贴近度法和灰关联分析法。介绍了某材料齿轮大样本概率试验及基于概率论、模糊数学理论,通过已知概率分布的寿命大样本,开发寿命概率分布未知的小子样... 详细信息

针对机械系统中关键零件全寿命试验获取样本困难,提出两种小子样预测寿命方法,即模糊贴近度法和灰关联分析法。介绍了某材料齿轮大样本概率试验及基于概率论、模糊数学理论,通过已知概率分布的寿命大样本,开发寿命概率分布未知的小子样系统。利用系统的辅助信息,改变以消耗大量资源为代价的概率全寿命试验方法为小子样全寿命试验方法。利用两个工程应用实例加以验证。

关键词：小子样全寿命模糊贴近度灰关联分析

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小子样变总体下的Bayes测试性验证方法

系统工程与电子技术 2014年第12期36卷 2566-2570页

作者：汤巍景博黄以锋空军工程大学航空航天工程学院陕西西安710038

现有测试性验证试验方案一般都需要较大的故障样本量,利用装备研制阶段的测试性数据则可能有效解决这一问题。但研制阶段的测试性数据和现场试验数据一样属于"小子样"且具有"变总体"特点,为此提出一种基于Bayes理论的测试性验证方法。... 详细信息

现有测试性验证试验方案一般都需要较大的故障样本量,利用装备研制阶段的测试性数据则可能有效解决这一问题。但研制阶段的测试性数据和现场试验数据一样属于"小子样"且具有"变总体"特点,为此提出一种基于Bayes理论的测试性验证方法。首先根据装备研制各阶段积累的测试性试验信息构建装备测试性参数故障检测/隔离率(fault detection rate/fault isolation rate,FDR/FIR)的动态增长模型,用以揭示装备测试性水平的动态变化规律,并对其测试性指标进行预测。然后根据最大熵原理计算系统FDR/FIR的先验分布。最后结合少量现场试验数据,根据Bayes最大验后风险准则制定装备测试性验证方案,对装备测试性指标进行验证。通过实例对比分析表明,该方法有效融合了研制阶段数据与现场试验数据,能在小样本的情况下提高验证结论的置信度,降低评估风险。

关键词：测试性验证 Bayes理论动态增长模型小子样变总体