部件寿命服从威布尔分布时典型系统的寿命与剩余寿命估计

在实际工程中,对系统寿命以及剩余寿命的估计非常重要。在已知系统中部件寿命与可靠度的前提下,关于如何快速得到系统级寿命与剩余寿命的相关研究比较缺乏。针对这一问题,首先研究了可靠度、寿命以及剩余寿命的关系,进一步假设部件寿命服从同一威布尔分布,根据部件的寿命与可靠度函数,推导得到串联、并联和表决系统寿命与剩余寿命期望的封闭表达式,并给出了相应的计算方法。对于冷备系统,当部件寿命服从同一指数分布时,推得了系统寿命及剩余寿命期望的封闭表达式,而当部件寿命服从同一威布尔分布时,给出了系统寿命与剩余寿命的数值计算方法。仿真试验证明本文所提出的方法是准确高效的。最后,以卫星中的动量轮r/n(G)表决系统为例开展了实例研究,证明了该方法在工程实践中的有效性。     

c个修理工同步多重休假的k/n(G)表决可修系统

本文首次将"多个修理工同步多重休假"规则引入到c个修理工的k/n(G)表决可修系统中,在假设部件的工作寿命、故障后的修理时间和修理工的休假时间 分别服从参数λ(>0)、μ(>0)和θ(>0)的负指数分布下,利用拟生灭过程 和矩阵几何解方法,讨论了在稳态下系统处于各状态的概率分布,以及一些刻画系统性能的可靠性指标 和排队指标,如系统的稳态可用度、稳态故障频度和故障部件的等待修理时间等,并且讨论了四种特殊情况: 1) c=1,θ→+∞; 2) c=1,k=1,θ→+∞; 3) c=1,k=n,θ→+∞; 4) c=1,k=n-1,θ→+∞.最后给出了在c=2,n=6,k=3,λ=1/10,μ=1/5,θ=1/2的数值计算例子.     

基于马尔可夫过程的k/n(G)系统共因失效分析

利用马尔可夫过程研究了发生共因失效的k/n(G)系统可靠度计算方法。建立了共因失效时部件全部失效和共因失效时多个部件失效这两种情况下,不可修系统和可修系统的马尔可夫模型。分析了系统部分部件属于共因失效组的可靠度计算方法。利用算例验证了所建立的模型的有效性,结果显示,所建立的马尔可夫模型适用范围广,计算方便。     

修理工多重休假且修理设备可更换的k/n(G)表决可修系统研究

本文将“修理工多重休假”机制和“修理设备可发生失效且可更换”策略同时引入到k/n(G)表决可修系统中, 利用马尔可夫过程理论求得了系统处于各状态的稳态概率的递推表达式. 在此基础上,给出了系统的稳态可用度、首次故障前平均时间、稳态故障频度、修理工繁忙的稳态概率、修理设备的稳态不可用度、故障部件的平均数目以及故障部件的平均等待修理时间等一系列性能指标. 最后以6/10(G)表决可修系统为例,分析了修理工的休假率和修理设备的失效率对几个主要性能指标的影响.     

环形相邻2/n(F)可修系统的可靠性分析

研究了由n个部件和一个维修工组成的环形相邻2/n(F)可修系统的可靠性问题。假定每个部件的工作时间和维修时间均服从指数分布,故障部件可以修复如新,但组成系统的部件是马氏相依的。利用广义转移概率的定义和关键部件优先维修的规则,求得了该系统的状态转移概率矩阵。当n已知时,获得了该系统的可靠度等重要可靠性指标。     

基于多重休假的min(N,V)-策略M/G/1排队系统的队长分布

运用全概率分解技术和拉普拉斯变换工具,研究了基于服务员多重休假的min(N,V)-策略M/G/1排队系统,其中N是预设的休假终止的门限值.讨论了从任意初始状态出发队长的瞬态分布,获得了队长瞬态分布的拉普拉斯变换的递推表达式和稳态队长分布的递推表达式,同时求出了附加队长分布的显示表达式.进一步讨论了当休假时间V分别服从负指数分布和定长分布P{V=T}=1,以及当N=1,N→∞,P{V=0}=1与P{V=∞}=1时的特殊情形.最后,通过数值实例阐述了获得便于计算的稳态队长分布的表达式在系统容量设计中的重要价值.     

N-策略与Min(N,V)-策略的M/G/1/∞排队系统等待时间的随机分解结构

在一些关于N-策略休假的M/G/1/∞排队模型研究中,由于顾客的等待时间与该顾客到达时刻以后的输入间隔时间不再独立,因此对顾客的稳态等待时间分布的讨论较为困难,更多是集中在系统的稳态队长和附加队长的讨论上,很少有文献讨论顾客的稳态等待时间及其随机分解.本文首先考虑经典N-策略休假的M/G/1/∞排队系统,讨论了顾客的稳态等待时间分布,给出了顾客的稳态等待时间的随机分解结果和顾客的附加延迟时间分布的显式表达式,同时,指出了已有结果的错误.其次,我们考虑在多重休假和单重休假下具有Min(N,V)-策略控制的M/G/1/∞排队系统,给出了顾客的稳态等待时间的随机分解结果,获得了顾客的平均稳态等待时间和平均附加延迟时间表达式.特别地,通过本文可直接获得一些特殊排队系统的相应结果.     

具有多重休假和Min(N,V)-策略控制的Geo/G/1离散时间排队

考虑服务员具有多重休假和系统采用min(N,V)-策略控制的离散时间Geo/G/1排队系统,使用全概率分解技术和更新过程理论,研究了系统在任意时刻n+的瞬态队长分布和稳态队长分布,得到了瞬态队长分布的z-变换表达式和稳态队长分布的递推表达式.进一步,得到了系统在时刻点n,n~-和外部观察时刻点的稳态队长分布.特别地,本文直接获得了一些特殊离散时间排队系统相应的结果.最后,通过数值实例阐述了获得便于计算的稳态队长分布的表达式在系统容量设计中的重要价值.     

基于多重休假的min(N,V)-策略M/G/1排队系统的队长分布

运用全概率分解技术和拉普拉斯变换工具,研究了基于服务员多重休假的min（N,V）-策略M/G/1排队系统,其中N是预设的休假终止的门限值.讨论了从任意初始状态出发队长的瞬态分布,获得了队长瞬态分布的拉普拉斯变换的递推表达式和稳态队长分布的递推表达式,同时求出了附加队长分布的显示表达式.进一步讨论了当休假时间V分别服从负指数分布和定长分布P{V=T}=1,以及当N=1,N→∞,P{V=0}=1与P{V=∞}=1时的特殊情形.最后,通过数值实例阐述了获得便于计算的稳态队长分布的表达式在系统容量设计中的重要价值.     

基于随机滤波模型的老年人剩余寿命预测

自理能力是老年人健康状况的重要指标,但其与剩余寿命之间的关系一直缺乏严格的量化研究.本文根据中国营养健康调查中不小于55岁人群的自理能力面板数据,构建随机滤波模型预测其剩余寿命概率分布,并采用拟合优度检验测试模型的准确度.研究结果表明,自理能力和健康状况有着密切的关系,是老年人剩余寿命的重要指征;在生化指标难以得到时,构建的模型可以通过观察老年人的自理能力有效地预测其寿命分布.这为人群健康管理所倡导的关注老年人自理能力提供了科学依据,并对人寿保险公司根据老年人自理能力来确定寿险的费率提供了重要参考.     

基于状态信息的条件剩余寿命建模研究

根据监测到的设备状态信息预测其条件剩余寿命一直是基于状态维修中的关键问题。利用滤波理论,建立了基于状态信息的剩余寿命预测通用模型,并推导出采用极大似然估计法下参数估计的通式,使得在已知寿命服从其他任何分布形式时直接代入通式便可快速地得出其模型,从而预测其剩余寿命,省去了复杂繁琐的迭代过程。通过案例发现模型能够根据状态信息很好地预测其剩余寿命,并在不断更新状态信息的条件下越来越精确地预测其剩余寿命。     

基于多源信息融合与HMM的剩余寿命预测

针对设备剩余使用寿命预测问题, 提出一种基于多源信息融合与隐马尔可夫模型的预测方法。首先, 针对发动机结构复杂、监控数据参数多等问题, 提出一种基于传感器信噪比和主成分分析(principal component analysis, PCA)降维的多源传感器数据融合方法。在此基础上, 利用样本数据训练高斯混合隐马尔可夫模型, 同时为降低模型偏差并避免过拟合风险, 提出一种“定制”策略训练方法, 训练后的模型可用于系统健康状态识别和剩余使用寿命预测。最后, 通过美国国家航空航天局公开的航空发动机仿真数据集对所提方法进行了验证, 并与几种具有代表性且预测精度较高的文献方法进行了比较分析, 验证了方法的有效性。     

New model for load-sharing k-out-of-n:G system with different components

On the basis of capacity flow model,a new model is developed for a load-sharing k-out-of-n:G system consisting of different components,to describe the increase of the same component's failure rates under different loads.All components have exponential life distributions and are nonrepairable in the system.Reliability of load sharing 2-out-of-3:G system is calculated and some special cases for the system are discussed.The calculation and discussions show that the model is right and practical.     

设备部件延寿的灰色多指标畸变预测模型

针对设备部件延寿预测问题,首先,提出了上下限两种异常畸变指标,并给出灰色多指标延寿畸变预测模型的架构图和延寿预测示意图。其次,运用灰色系统方法分别构建了两阶段灰色预测模型,在第一阶段构建了灰色上下限畸变预测模型,得到下一次发生畸变的日期;在第二阶段构建了GM(1,1)模型,对设备部件延寿以及上下限指标的异常值进行预测。同时,对模型的预测精度进行检验和分析,并根据模型的预测结果确定了设备部件延寿的时间。最后,以半导体制造业设备靶材延寿为实际应用案例,验证了该模型的有效性和可行性,为合理制定部件的最优维护更换时间以及对降低企业运维成本具有重要指导意义。     

基于油液中金属浓度梯度特征的滤波剩余寿命预测模型

基于随机滤波理论的剩余寿命预测模型是基于状态的维修的重要组成部分. 首先根据设备磨损过程,建立了磨损、金属粒子浓度和剩余寿命三者的函数关系. 进而针对滤波模型基于油液信息进行预测时的局限性,建立了基于油液浓度梯度特征的滤波模型. 此模型无需对监测信息中的换油影响进行线性回归处理,从而减少了误差,并以金属浓度梯度特征建模,完善了状态信息与剩余寿命之间的负相关关系. 然后设计了极大似然参数估计方法,在参数估计过程中考虑了截尾数据对估计值的影响. 最后以某型自行火炮发动机的油液光谱分析数据为例,实现了发动机的剩余寿命预测,结果表明了该模型的可行性和有效性.     

Leader-following coordination of multi-agent systems with information feedback

Based on the strategy of information feedback from followers to the leader, flocking control of a group of agents with a leader is studied. The leader tracks a pre-defined trajectory and at the same time the leader uses the feedback information from followers to the leader to modify its motion. The advantage of this control scheme is that it reduces the tracking errors and improves the robustness of the team cohesion to followers’ faults. The results of simulation are provided to illustrate that information feedback can improve the performance of the system.     

失效率随时间而变的n中取κ表决系统可靠性分析

为了解决工业系统中某些实际问题,提出了一个失效率随时间而变的载荷均担的n中取κ表决系统模型.并利用马氏链原理获得一个微分方程组,解这个方程组,得到系统可靠度和可用度的计算公式.为可靠性工程人员提供了理论方法.