基于数字孪生的机载光电探测系统性能退化建模研究

依据数字孪生模型的思想,提出了一套描述光电探测系统性能退化的模型体系,借助调制传递函数将子系统故障和退化对性能的影响统一映射到能量域,解决系统性能退化多场耦合的问题。在能量域模型基础上,基于动态贝叶斯网络(DBN)对系统性能退化规律建模,描述系统退化的动态过程和量化不确定性因素。仿真结果证明了所提方法的有效性。     

基于狄利克雷混合模型的刀具磨损量在线估计

提出了一种基于狄利克雷混合模型的刀具磨损状态监测和磨损量估计的新方法。该方法将刀具磨损过程描述为磨损量的累积过程,通过对磨损增量的连续估计获得刀具当前的磨损量估计。首先对原始力信号进行特征提取,接着在不确定磨损增量状态数量的前提下采用狄利克雷混合模型对特征自动分类,然后利用吉布斯采样方法确定模型参数,最终得到描述力信号特征与磨损增量映射关系的刀具磨损状态混合模型。根据该混合模型以及当前的力信号信息即可完成刀具磨损量的在线估计。真实应用案例证明了该方法能自适应学习磨损状态并有效估计刀具的连续磨损值。     

基于数字孪生的光电探测系统性能预测

为解决光电探测系统由于多场耦合引起的性能退化建模难题,提出以光电探测系统的能量域表述为基础,建立数字孪生模型以解决其性能退化预测问题的方法。在该数字孪生模型的建立过程中,采用调制传递函数构建光电探测系统的静态性能物理模型;进一步采用动态贝叶斯网络表示调制传递函数随时间的演变规律,实现对其动态性能退化过程的图模型描述;最后通过粒子滤波算法实现系统的状态监测和性能预测,从而完成光电探测系统数字孪生模型的建立,并给出了具有不确定性估计的仿真验证结果,验证了数字孪生模型能够较好的解决光电探测系统的性能预测问题。     

基于多信号流图与差分进化算法的测点布局优化

为提高系统可测试性设计过程中的测点布局优化效率,提出了一种基于多信号流图与差分进化算法的测点布局优化方法。该方法首先建立基于多信号流图的系统模型,随后根据系统模型获得测试与故障模式的依赖矩阵,最后根据测点布局对探测率、隔离率和测点数量等方面的灵活需求,通过依赖矩阵和差分进化算法寻找最优测点组合。仿真实验和真实应用案例均证明了该方法的有效性。同时,与基于遗传算法的同类方法的对比实验,还证明了本文方法能更快且更稳定地找到最优测点组合,因此更适用于大型复杂系统的设计。