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数据驱动的高速公路机电设备性能退化分析方法研究
| 论文题名： | 数据驱动的高速公路机电设备性能退化分析方法研究 |
| 关键词： | 高速公路;机电设备;性能退化分析;敏感参数;数据驱动 |
| 摘要： | 基于状态的维护方式是高速公路机电设备维护工作的主要发展方向，设备性能退化分析是基于状态维护方式的核心内容。本文将数据驱动方法与高速公路场景下的机电设备性能退化分析问题相结合，提出了数据驱动的高速公路机电设备性能退化分析方法，为基于状态的高速公路机电设备维护提供技术理论支撑。 首先，对设备性能退化分析方法相关的研究进行梳理，结合高速公路机电设备性能退化分析问题的特点，确定将设备性能退化特征提取以及考虑运行环境对性能退化过程的影响作为研究重点。其次，提出由设备性能退化特征提取、环境对设备性能退化影响研究以及设备性能退化过程建模三个部分构成的设备性能退化分析方法的整体理论框架，并介绍采用数据驱动方法对各部分展开研究的思路和原理。然后，在设备性能退化特征研究方面，基于不同工况下的设备状态监测参数，通过计算其不同维度的特征值来构造状态特征参数，并根据特征参数与设备性能指标之间的相关性筛选出设备性能退化过程的敏感参数。在对环境对设备性能退化过程的影响研究方面，基于Arrhenius模型建立环境因素对设备性能退化过程影响模型；考虑影响的时间累积效应，进一步建立量化环境因素影响的累积效应模型，并利用参数寻优方法确定模型的超参数。最后，在设备性能退化过程建模方面，综合考虑敏感参数及环境影响，利用RBFNN建立两者与设备性能退化量之间的映射关系，利用RVM拟合RBFNN输出的伪设备性能指标的时序过程，通过将RBFNN与RVM结合实现对设备性能退化时序过程的描述。 论文以高速公路机电系统中的UPS电源设备、LED照明设备以及板卡类设备的实际实验数据为基础，分别对数据驱动的设备性能退化分析方法框架中各部分内容方法进行验证。实验筛选出与UPS电源设备核心部件性能退化过程强相关的包括放电工况下电压均值等在内的5个敏感参数；确定温度对板卡类设备性能退化过程存在显著影响，并建立影响累积效应模型。将UPS电源设备作为实例对象，对其核心部件进行退化分析，建立性能退化模型。采用同类设备实际监测数据进行验证实验，实验结果表明模型的拟合优度达到0.936，均方根误差为0.0719，证明方法可以准确描述设备性能退化过程，可以为基于状态维护方式提供技术支撑。 |
| 作者： | 刘冬伟 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 许宏科 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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