秩滤波方法

基于秩统计量相关原理提出一种秩采样方法,其采样点分布合理,能够有效地模拟系统状态的概率分布。在此基础上,进一步提出一种非线性秩滤波方法,给出秩滤波的采样策略、时间更新、量测更新公式及其计算步骤。目前常用的非线性滤波方法有无迹Kalman滤波和粒子滤波。无迹Kalman滤波方法只适用于高斯分布的情况;粒子滤波方法虽然可用于非高斯分布的非线性滤波,但却存在粒子退化及重采样引起的粒子贫化问题,且计算复杂、工作量大。而秩滤波方法不仅适用于高斯分布的非线性滤波,也适用于常见的多元t分布、多元极值分布等非高斯分布的非线性滤波,并且计算简单、计算量小,便于工程应用。从仿真算例可以看到,该方法比无迹Kalman滤波方法具有更高的滤波精度。     

Bartlett统计量的修正公式

Bartlett统计量在多母体方差齐性检验中有着重要的应用.通常认为Bartlett统计量近似服从χ2分布,但是工程应用中发现,当样本较小时Bartlett统计量与其χ2分布之间的误差较大,导致小样本情况下检验精度不高.对此,文中根据Bartlett统计量与其χ2分布之间均值相等的原则,提出一种修正的Bartlett统计量.该统计量在大样本和小样本情况下均能更好地服从χ2分布,可以有效地提高检验精度.并给出Bartlett统计量与修正Bartlett统计量之间对比结果.此外,还建立两正态母体标准差比例、两指数母体均值比例的仿真结果检验方法和多母体标准差比例仿真结果检验的两步仿真法.     

任意百分度秩的计算机求解

在计算机上利用二分法求解顺序统计量任意百分度下的秩,为利用计算机进行任意置信度下的分布拟合、参数估计及可靠度估计奠定了基础,并可使之更方便地取得更精确的结果。     

改进威布尔分布的矿冶零部件可靠性寿命预测研究

针对典型矿冶零部件在恶劣工况背景下其可靠性寿命难以准确预测的难题,提出了一种改进的威布尔分布模型可靠性寿命预测新方法。首先结合矿冶设备典型零部件的特征与传统的平均秩法在计算经验分布函数中存在不足,建立了二参数威布尔分布矿冶零部件预测模型,然后采用改进的平均秩法与最小二乘法对模型的形状参数与尺寸参数进行估计,并利用改进的新方法对典型零部件可靠性寿命进行了预测。以某具体型号的鄂式破碎机曲轴的失效数据和截尾数据为例,验证了提出的新方法比传统方法预测精度更有效。     

基于角结构统计量的MKECA间歇过程故障监测

针对间歇过程复杂非线性的特点,提出一种基于角结构统计量的多向核熵成分分析(MKECA)间歇过程监测方法。该方法首先将间歇过程数据进行标准化预处理,然后采用KECA提取间歇过程数据的主成分矩阵。研究表明,经过KECA投影后的主成分数据具有良好的角结构,因此利用主成分矩阵构造基于角结构的统计量,并且采用核密度估计算法计算其控制限。与传统的统计量相比,无需假设过程变量服从高斯分布。最后通过青霉素发酵的仿真平台和大肠杆菌实际生产过程验证,实验结果表明,相比于传统MKPCA方法,能够有效利用主成分的结构信息,明显降低了故障的误报率、漏报率。     

基于新的威布尔分布参数估计法的设备寿命可靠性分析

针对机械设备寿命可靠性分析中模型的精度问题,提出一种联合最小二乘及平均秩次估计威布尔分布参数的新方法.常用的参数估计法人为因素影响大,精度差,而且在现场使用不便.文中提出的方法有效地解决了上述问题.在采用最小二乘法对威布尔分布进行参数估计时,经验分布函数是确定寿命模型的基准,它的精度直接影响寿命模型的精度.平均秩次法根据故障样本和中止样本估计出所有可能的秩次,求出平均秩次,代入近似中位秩公式,得到经验分布函数,有效提高参数的精度.选取30台发动机,对其进行寿命可靠性分析,结果表明,该方法具有很高的准确性和实用性.     

基于几乎周期时变AR模型的故障早期预报

针对旋转机械振动信号具有循环平稳性的特点,提出一种基于几乎周期时变AR模型的故障早期预报方法,推导了基于循环统计量的辨识算法,其具有抑制加性平稳噪声的优点;并利用该模型对转子早期碰摩试验数据进行了分析,首先根据正常状态数据辨识模型参数,然后对故障状态时的残差信号进行峭度分析,结果表明该方法可以检测早期故障并预报未知故障。     

面向小样本高维数据的秩检验非参控制图

针对某些制造业质量数据存在的数据分布未知、数据维度高、受控样本少等特点,提出一种基于高维秩检验的多元非参数监控方案.通过生成观测值的秩矩阵并进行渐近秩变换,得到渐近秩变换检验数T?n;基于检验数T?n设计具有滑动窗口的EWMA控制图,即HREWMA控制图.通过马尔可夫链对HREWMA控制图在不同条件(样本维度,均值漂移...     

张量低秩表示和时空稀疏分解的视频前景检测

针对视频中前景检测的问题,提出了一种基于张量低秩表示(Tensor Low-Rank Representation,TLRR)和时空稀疏分解的检测方法。由于视频序列中的前景除具有稀疏性外,本身还具有空间上的连续性以及时间上的持续性,本文提出采用时空稀疏范数对前景特性进行深入发掘。利用张量低秩表示方法将原始视频用张量形式进行分解,充分利用了原始数据的行信息和列信息,且将原始的背景、前景二分解泛化为背景、前景和噪声的三分解,使用非精确增广拉格朗日乘子(Inexact Augmented Lagrange Multiplier,IALM)方法进行最优化求解,并对算法进行了分析。设计实验对本文新方法的有效性进行了验证和比较,并对影响算法效果的重要参数ρ进行了进一步研究实验。实验结果表明:该方法能够有效检测出视频中的运动前景,其准确性相对已有方法有一定提高。     

基于高阶统计量的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承故障振动信号易受高斯噪声影响的问题,从高阶统计量的理论入手,提出了由信号的高阶谱恢复功率谱.由恢复的功率谱提取故障特征信息的高阶统计量方法,建立了通过高阶谱恢复功率谱的数学模型,并对仿真数据和实测故障数据进行了分析.结果表明,利用高阶累积量对高斯噪声不敏感的特点,可实现高斯噪声下瞬态信号频率与功率谱的正确估计.与传统方法相比,本研究方法可以有效地提取滚动轴承故障特征,同时具有更高的分辨率.     

模糊可靠度的区间估计方法

对模糊可靠度进行了分类，建立了三种常见类型模糊可靠度区间估计的计算模型，给出了模糊可靠度置信区间的确定方法。实例分析表明了模糊可靠度区间估计的实用价值。     

基于中心复合实验设计的区间有限元方法

区间有限元方法是解决含不确定变量的实际工程问题最为有效的方法之一。对于区间有限元的算法中,区间扩张是其固有问题。区间顶点法能够得到区间线弹性的精确解。然而区间有限元顶点法的计算量大;同时对于实际工程问题,不能确定复杂结构响应在变量区间变化范围内是否为单调的问题。针对上述区间顶点法的两个主要缺点,提出了用中心复合实验设计来降低区间顶点法的计算量,同时检验结构响应函数是否单调,为了区间顶点法的运用提出了理论依据。数值算例表明文中提出方法的有效性以及可行性。     

Robust stability analysis of fractional order interval polynomials

The paper deals with the robust stability analysis of a Fractional Order Interval Polynomial (FOIP) family. Some new results are presented for testing the Bounded Input Bounded Output (BIBO) stability of dynamical control systems whose characteristic polynomials are fractional order polynomials with interval uncertainty structure. It is shown that the Kharitonov theorem is not applicable for this type of polynomial. A procedure is given for computation of the value set of FOIP. Based on the value set, an algorithm is presented for testing the stability of FOIP. The results presented in the paper are useful for the analysis and design of Fractional Order Interval Control Systems (FOICS). Examples are given to show how the proposed method can be used to assess the effects of parametric variations on the stability in feedback loops with fractional order interval transfer functions.     

不确定参数结构的区间优化方法

针对不确定参数结构,提出一种结构区间优化设计方法.由于区间优化问题一般要比确定性优化问题的求解复杂得多,因此,通过优化结构动力响应区间值的上界,将区间优化问题转化为近似的确定性优化问题.区间优化方法可以得到比传统确定性优化方法更多的优化信息.把该方法应用于典型桁架结构,优化结果表明,区间优化方法不仅能得到与传统优化方法大致相当的设计变量最优值,还能得到目标函数相应于设计变量最优值波动时的一个变化范围.     

大样本顺序统计量均值、方差和协方差计算与验证

顺序统计量在可靠性评估和寿命预测中有广泛的应用.目前,样本容量较小时的顺序统计量均值、方差和协方差的数值计算已得到很好的解决,但是,由于计算精度问题,样本容量较大时的顺序统计量均值、方差和协方差的数值计算尚未得到完全解决.对此,文中首先从理论上推导出特殊情况下极值分布顺序统计量均值和方差计算的解析表达式,以及正态分布顺序统计量均值、方差和协方差的简化计算公式,为数值计算结果提供验证依据.然后,通过大量数值计算与验证表明,目前微机的运算速度与精度已经可以实现大样本顺序统计量均值、方差和协方差的高精度计算.文中还给出部分顺序统计量数字特征的积分计算与验证结果.     

压力容器筒体的非概率可靠性分析

传统的可靠性分析采用的是概率方法,它需要不确定参量的详细统计信息以确定其概率分布.而压力容器多处于较为严苛的工作环境中,难以准确获得不确定参量的准确概率分布.为此,基于区间模型的非概率可靠性理论,用区间方法来描述压力容器筒体参数,提出压力容器筒体强度的非概率可靠性指标的计算方法.该方法仅需要知道不确定参量的边界,克服了概率方法的局限,且很大程度的降低了计算工作量.通过实例分析,表明该方法是有效可行的.     

数控机床可靠性指标的似然比检验区间估计

为评估现场时间截尾少样本故障数据的多台数控机床的可靠性,基于似然比检验理论,提出包括初步粗略评估和最终精确评估的数控机床可靠性指标的似然比检验两步区间减半评估方法,推导计算2参数Weibull分布评估模型参数及平均无故障工作时间、可靠寿命和可靠度等可靠性指标区间估计的迭代公式。应用该方法初步评估时,可先取较大计算步长,寻找评估指标上凸曲线的最大值和下凹曲线的最小值,计算结果可取至整数,不需要精确计算。在第二步精确评估时,在最大(小)值左右两区间分别取减半区间或更小区间,细化步长,重新计算,直至找到满足精度的精确估计值。结合一具体实例,给出2参数Weibull分布评估模型参数及可靠性指标的点估计和区间估计。结果显示该方法可减少计算量,提高迭代速度,适用于少样本数据的可靠性分析。     

对数正态分布的最好线性无偏估计的快速计算

对数正态分布的最好线性无偏估计方法是工程中常用方法,但是目前只能用于样本量不超过20个的情况。通过将无穷区间内积分,变换为有限区间内积分,以及采用高效的自适应高斯积分方法,解决了次序统计量的均值和方差的快速计算问题,从而将对数正态分布最好线性无偏估计方法,推广到样本量为40个以上情况,为可靠性数据分析,提供了高精度的计算方法。     

分离式数字记录装置的双级时隔记录算法

分离式数字记录装置是一种与外界无连结、也不与外界进行任何形式的无线通讯的记录装置。它主要用于对缓慢变化的被测量（如西部某地恶劣环境温度）进行长期自动的数据采集后，再取回用微机对其所记数据进行分析。其主要设计要求是简单、便宜、可靠、和存储器一次可记录时间（从装置存储器第一个单元记录有效数据算起，到最后一个单元被占。）长。在文献[1]中提出并讨论了时隔门限记录法，通过对被测量取一适当的门限值并采用一种特别的相对时隔记录方法，延长了存储器的可用时间。提出并详细描述了一个称为双级时隔记录法的新算法及其恢复算法，利用此方法，既可以获得较长的记录时间，又可以在一定程度上捕获得被测量的一结短时变化。在某些场合这样做是必要的。     

制造系统的非统计调整与误差预测

制造系统的初始调整经常采用统计调整法。统计调整法以概率论和统计理论为基础,要求制造系统的输出具有正态分布,而且标准差和包含因子事先确知,难以解决非正态分布、概率分布与标准差以及包含因子等信息未知或信息不全面的制造系统的调整与误差预测问题。为此,提出一种基于模糊集合理论的新调整方法--非统计调整法。非统计调整法可以研究正态分布、均匀分布和混合分布等多种典型和非典型分布问题,不必知道标准差和包含因子等特征参数就可以直接估计出系统输出的参数分散区间。对系统数据的初始处理和最终处理采用模糊区间数的运算法则,同时考虑区间数的平均值和极差,可以更全面、准确地描述随机误差大小和方向的变化对系统输出的影响。计算机仿真和生产案例研究表明,非统计调整法对系统输出的估计误差很小,准确率很高。