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序贯概率比检验的稳定性在机械故障诊断中的应用

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序贯概率比检验的稳定性在机械故障诊断中的应用

作者：樊丹华中科技大学

学位级别：硕士

随着科学技术的飞速发展和自动化水平的提高,机械系统的安全性和可靠性问题越来越突出.准确、及时地发现故障,识别故障类型,判断故障的损伤程度以及做出评估和预测愈显重要.机械故障诊断技术就成为很有价值的研究课题.序贯概率比检验(Se... 详细信息

随着科学技术的飞速发展和自动化水平的提高,机械系统的安全性和可靠性问题越来越突出.准确、及时地发现故障,识别故障类型,判断故障的损伤程度以及做出评估和预测愈显重要.机械故障诊断技术就成为很有价值的研究课题.序贯概率比检验(Sequentialprobabilityratiotest,简称SPRT)是一种基于统计学理论的假设检验方法,已经广泛应用在故障检测领域.它曾经被誉为“最有威力的统计思想”,在数理统计中占有重要地位.假设检验的稳定性是由郑祖康在1997年提出,在对假设检验的可靠性上有更加深入的分析.本文创新的将检验的稳定性问题与序贯概率比检验巧妙地结合在一起,并重点讨论了序贯概率比检验的稳定性在机械故障诊断中的应用. 本文主要做了以下三个方面的工作: 首先,在引进郑祖康提出的遗憾与纠错定义的基础上,假设故障发生前后,系统结构是确定的,只是参数发生变化,即将故障视为均值上的一个突变,进而对故障作出检验分析,并讨论了检验的稳定性问题. 其次,在对序贯概率比检验中样本量的有限性、边界点的确定、OC函数和ASN函数的形式都等问题进行理论分析和推导的基础上,将检验的稳定性与序贯概率检验结合在一起,推导出了序贯概率比检验的稳定性定义,说明序贯概率比检验是渐近0-遗憾的,但也是渐近0-纠错的. 最后,推导出序贯概率比检验的稳定性应用在机械故障诊断中的具体步骤,建立了相应的算法流程.通过对于样本服从正态分布的情形下,齿轮箱的故障信息均值的稳定性讨论,强化了SPRT的稳定性结论.

关键词：机械故障诊断序贯概率比检验假设检验的稳定性 SPRT的稳定性

一种基于卡尔曼滤波和序贯概率比检验的空气弹簧泄漏故障预警方法

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城市轨道交通研究 2022年第7期25卷 60-64页

作者：杨俊薛明晨祁成南京中车浦镇海泰制动设备有限公司南京211899

为了解决城市轨道交通车辆空气弹簧系统故障检测困难的问题,提出了一种基于卡尔曼滤波和序贯概率比检验的空气弹簧故障预警方法。该方法首先将空气弹簧压力进行滤波处理,得到当前时刻的新息。然后采用序贯概率比检验判断当前时刻新息是... 详细信息

为了解决城市轨道交通车辆空气弹簧系统故障检测困难的问题,提出了一种基于卡尔曼滤波和序贯概率比检验的空气弹簧故障预警方法。该方法首先将空气弹簧压力进行滤波处理,得到当前时刻的新息。然后采用序贯概率比检验判断当前时刻新息是否有故障,若新息有故障,则所提算法将报出空气弹簧系统故障;若无故障或不满足序贯概率比检验作出判断的条件,则循环进行下一时刻的判断。最后通过对地铁运营车辆采集的数据进行计算,以验证该算法的有效性。该方法可用于空气弹簧系统相关部件的故障检测,并具有故障提前预警的功能,进而增加空气弹簧系统的可靠性。

关键词：城市轨道交通车辆空气弹簧系统卡尔曼滤波序贯概率比检验故障检测故障预警

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序贯概率比检验在故障诊断中的应用

化学工程与装备 2018年第1期 19-22页

作者：黄文健黄瑾珉曹承昊武汉工程大学机电工程学院

序贯概率比检验是一种非常有效的统计检验方法,常用于解决机械的故障问题。本文将序贯概率比检验应用于齿轮裂纹故障诊断中,选取一组正常和两组有裂纹的齿轮来进行模拟实验。实验中采集的振动信号先经过预处理后,再将经过小波包降噪处... 详细信息

序贯概率比检验是一种非常有效的统计检验方法,常用于解决机械的故障问题。本文将序贯概率比检验应用于齿轮裂纹故障诊断中,选取一组正常和两组有裂纹的齿轮来进行模拟实验。实验中采集的振动信号先经过预处理后,再将经过小波包降噪处理后的信号代入序贯概率比检验算法中来检验与分析,结果显示该方法能很好地分辨出故障齿轮,这也说明了此方法是有效的。

关键词：序贯概率比检验齿轮箱故障诊断

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序贯概率比检验用于残差检测的一种改进方法

电光与控制 2009年第8期16卷 36-39页

作者：刘昆朋曾庆华国防科学技术大学航天与材料工程学院长沙410073

分析了W ald序贯概率比检验用于故障诊断残差检测时备选假设必须唯一确定所带来的潜在局限性。在残差为正态分布的条件下,针对这种局限性提出了一种改进方法,在残差检测过程不断对备选假设进行修正,并消除了W ald序贯概率比检验产生的... 详细信息

分析了W ald序贯概率比检验用于故障诊断残差检测时备选假设必须唯一确定所带来的潜在局限性。在残差为正态分布的条件下,针对这种局限性提出了一种改进方法,在残差检测过程不断对备选假设进行修正,并消除了W ald序贯概率比检验产生的检测延时,定性分析认为这种改进方法适合于传感器缓变故障残差检测。仿真结果表明,改进方法相比于W ald序贯概率比方法,能更快速准确地检出缓变故障,具有更高的实时性。

关键词：故障诊断序贯概率比检验残差检测控制系统

基于因子分析和序贯概率比检验的结构损伤识别

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中南大学学报（自然科学版） 2015年第1期46卷 295-303页

作者：闵志华孙利民王英上海师范大学建筑工程学院上海201418 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

提出一种基于因子分析和序贯概率比检验的结构损伤识别方法。基于健康监测数据提取的结构状态特征不仅受结构状态的影响,而且受环境因素、测量噪声、分析误差的影响。当影响结构状态特征的环境因素未知或者不能完全测量时,基于因子分析... 详细信息

提出一种基于因子分析和序贯概率比检验的结构损伤识别方法。基于健康监测数据提取的结构状态特征不仅受结构状态的影响,而且受环境因素、测量噪声、分析误差的影响。当影响结构状态特征的环境因素未知或者不能完全测量时,基于因子分析可以提取结构状态特征场的公共因子作为环境影响效应的映射,并结合序贯概率比检验识别结构损伤。首先对因子分析的基本理论进行介绍,并建立因子分析的矩阵扩展法,在此基础上讨论基于Mann-Whitney秩和的序贯概率比检验的结构状态判别。最后通过1个斜拉桥的数值算例验证方法的可行性,结果表明该方法能够准确地识别较小的结构损伤。

关键词：因子分析序贯概率比检验结构损伤识别健康监测

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序贯概率比检验法在导航精度试飞中的应用

现代电子技术 2014年第11期37卷 124-128页

作者：徐武军侯玉宏段亚中国飞行试验研究院陕西西安710089

以往导航精度试飞采用基于参数估计理论的误差统计法,须完成规定的试飞架次才能得出试飞结论。这里根据假设检验理论总结出序贯概率比检验法,在给定置信度和误差概率时,求出导航精度的拒绝域、接收域和观察域;当试验曲线收敛于接收域时... 详细信息

以往导航精度试飞采用基于参数估计理论的误差统计法,须完成规定的试飞架次才能得出试飞结论。这里根据假设检验理论总结出序贯概率比检验法,在给定置信度和误差概率时,求出导航精度的拒绝域、接收域和观察域;当试验曲线收敛于接收域时即可提前结束试飞,达到节省架次的目的。通过应用表明该方法不但适用于导航系统,对其他系统也具参考价值。

关键词：序贯概率比检验导航精度飞行试验置信度误差概率

基于统计过程控制和序贯概率比检验的高速铁路轨道结构监测数据异常诊断

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基于统计过程控制和序贯概率比检验的高速铁路轨道结构监测数据异...

作者：于超北京交通大学

学位级别：硕士

我国高速铁路在运营监测过程中积累了海量的监测数据。目前对于监测数据的挖掘多关注于数据的预处理、相关性分析等基本统计分析以及监测数据的预测方法,极少有人采用统计时间序列方法分析轨道结构的监测数据。轨道结构监测数据是典型... 详细信息

我国高速铁路在运营监测过程中积累了海量的监测数据。目前对于监测数据的挖掘多关注于数据的预处理、相关性分析等基本统计分析以及监测数据的预测方法,极少有人采用统计时间序列方法分析轨道结构的监测数据。轨道结构监测数据是典型的时间序列数据,并且具有明显的间断特性。本研究以某高速铁路高架站轨道结构三年的监测数据为研究对象,采用统计时间序列异常诊断方法,引入统计过程控制和序贯概率比检验两种手段对间断的轨道结构监测数据进行了分析挖掘。本研究的主要工作和成果如下:(1)单变量统计过程控制分析:采用多元线性回归模型和差分方程模型对轨道结构长期监测数据中的常规因素(温度效应、线性趋势、序列依赖性)进行解释和分离;对剔除常规因素影响后的残差序列使用Shewhart控制图和EWMA控制图诊断特殊因素引起的数据变化。结果表明,除了温度效应之外,线性趋势和序列依赖性也是常规因素引起的监测数据变化的重要来源。对于每个监测点,多个控制图同时诊断出两类最突出的特殊事件;对于多个监测点,多个控制图同时诊断出三类突出的特殊事件。(2)多元统计过程控制分析:针对剔除常规因素影响后的残差序列,使用T控制图和MEWMA控制图分析监测数据序列的典型案例。发现,极端温度变化是引起T控制图异常值的重要原因;采用绘制椭圆控制区域的方法可以分析T控制图中异常值的来源;T控制图与MEWMA控制图结合可诊断出异常值是否有大于1天的持续影响;基于多元控制图诊断出的异常值,获得了监测过程中最突出的两类特殊事件。(3)序贯概率比检验分析:使用多元状态估计技术和差分方程模型对训练阶段的监测数据进行建模,然后拟合检查阶段的监测数据获得模型残差,最后使用序贯概率比检验测试(SPRT)对模型残差进行异常诊断。发现,多元状态估计技术(MSET)具有良好的预测效果;差分方程模型可以有效剔除MSET残差中的自相关性;序贯概率比检验测试诊断出的异常值数量可用于判断轨道结构的状态;基于多个监测点的SPRT结果同时诊断出的异常值,获得了监测过程中最突出的特殊事件。图70幅,表24个,参考文献78篇。

关键词：轨道结构监测数据异常诊断统计过程控制序贯概率比检验控制图

基于主元分析法与序贯概率比检验理论的离心泵故障诊断

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基于主元分析法与序贯概率比检验理论的离心泵故障诊断

作者：黄文健武汉工程大学

学位级别：硕士

泵是一种将机械能转化为液压能来输送液体的流体机械。泵的结构简单、比较耐用,因此被广泛应用于水利工程,农田灌溉,石油、化工、冶金、采矿、造船等部门。在各种泵中,由于离心泵的流量、扬程及性能范围均较大,并且有着体积小、重量轻... 详细信息

泵是一种将机械能转化为液压能来输送液体的流体机械。泵的结构简单、比较耐用,因此被广泛应用于水利工程,农田灌溉,石油、化工、冶金、采矿、造船等部门。在各种泵中,由于离心泵的流量、扬程及性能范围均较大,并且有着体积小、重量轻、操作平稳等特点,因此应用最为广泛。在离心泵的运转过程中,叶轮、轴等零部件难免会出现故障,因此对离心泵出现的各种故障进行分析并采取相应的措施加以处理是很重要的。本文以离心泵为研究对象,在序贯概率比检验的基础上结合主元分析法对离心泵的故障诊断进行深入研究,主要的研究工作如下:（1）在离心泵故障诊断中故障信号的特征提取是关键,由于信号中提取的常用相关的特征参数较多,直接选取其中之一作为测试参数显得不够合理。而主元分析法（PCA）能够在保留足够原始信息的情况下,将原来较多的原始变量转化为少数独立的新变量,且有着概念简单,计算方便等优点,因此采用主元分析法来对提取的特征参数进行降维,在减少参变量的同时综合考虑各参数的影响。（2）对序贯概率比检验（SPRT）进行了详细的介绍,探讨了其在故障诊断方面的运用,总结了SPRT在实际应用中的步骤。序贯概率比检验不需要给定样本量,它是比较假设检验数据与阈值而做出判断的。SPRT用于故障诊断时需要根据具体的问题提出假设,然后根据故障信息建立SPRT模型,最后根据具体的故障信息进行检验与判断并可以结合均方根误差来对该方法的诊断能力进行评估。（3）提出了一种基于主元分析法与序贯概率比检验的离心泵故障诊断方法,首先运用小波包变换对信号进行降噪,利用时域分析法提取信号的特征参数;然后采用主元分析法对所提取的特征参数进行降维,选取贡献率最大的主元作为检验序列;最后利用序贯概率比检验算法来分析离心泵的运行状态并结合均方根算法对故障进行分类。随后对离心泵进行了详细的故障诊断实验与分析,通过序贯概率比检验来识别不同的故障并结合均方根误差来进一步给出识别准则,实验结果表明此方法对离心泵的故障诊断是准确有效的。

关键词：小波包变换主元分析法序贯概率比检验离心泵故障诊断

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基于序贯概率比检验的自私路径检测方法

电信科学 2016年第3期32卷 81-86页

作者：王骐王青萍王怀兴肖正安湖北第二师范学院湖北武汉430205

根据基于序贯概率比检验的无线传感器网络模型,对基于路由功能的自私路径的检测方法进行了研究。通过分析节点接收到的观测样本值,将计算得出的路径评判值与已知阈值进行比较,从而判定是否为自私路径。仿真结果表明,这种基于序贯概率比... 详细信息

根据基于序贯概率比检验的无线传感器网络模型,对基于路由功能的自私路径的检测方法进行了研究。通过分析节点接收到的观测样本值,将计算得出的路径评判值与已知阈值进行比较,从而判定是否为自私路径。仿真结果表明,这种基于序贯概率比检验的序贯抽样方案所需观测值的数量大大减少,运行更快,且具有较高的检测精度。相比于其他固定抽样方案,这种方法无需事先确定检验统计假设所需的样本观测值数量,有利于对危害网络安全的行为做出快速响应,从而限制受损网络的范围。

关键词：无线传感器网络序贯概率比检验网络模型自私行为检测评判 NS-2仿真