本發(fā)明屬于風(fēng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)機(jī)齒輪箱剩余壽命預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的技術(shù)中，對(duì)于風(fēng)機(jī)齒輪箱，通過(guò)采集當(dāng)前齒輪箱狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)預(yù)測(cè)齒輪箱未來(lái)的狀態(tài)，但是預(yù)測(cè)精度不高。而且僅僅是對(duì)齒輪箱未來(lái)的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，無(wú)法對(duì)齒輪箱的衰退趨勢(shì)進(jìn)行定量的描述。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明根據(jù)BP算法的缺點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，使得對(duì)于齒輪箱剩余壽命的預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確，能夠提前預(yù)知齒輪箱未來(lái)的健康狀況。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種風(fēng)機(jī)齒輪箱剩余壽命預(yù)測(cè)方法，剩余壽命指在設(shè)備使用過(guò)程中的某個(gè)時(shí)刻開(kāi)始，不執(zhí)行任何維護(hù)措施，直至設(shè)備發(fā)生故障，這段時(shí)長(zhǎng)稱為設(shè)備剩余壽命，包括以下步驟：

獲取風(fēng)電機(jī)組齒輪箱油溫的歷史數(shù)據(jù)，

選取數(shù)據(jù)樣本，該數(shù)據(jù)樣本是齒輪箱第一個(gè)維護(hù)周期(齒輪箱從起始狀態(tài)時(shí)刻到需要進(jìn)行維護(hù)時(shí)刻所經(jīng)歷的時(shí)間)內(nèi)的起始階段每隔一個(gè)時(shí)間段采集的齒輪箱油溫?cái)?shù)據(jù)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)齒輪箱未來(lái)油溫進(jìn)行預(yù)測(cè)，由此得出齒輪箱在第一個(gè)維護(hù)周期中齒輪箱不同油溫下所對(duì)應(yīng)的剩余壽命，進(jìn)而制定維護(hù)計(jì)劃。

采用人工免疫算法對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，包括步驟：

步驟1，抗原識(shí)別：根據(jù)要優(yōu)化的權(quán)值和閾值個(gè)數(shù)，將種群信息定義為一個(gè)結(jié)構(gòu)體；

步驟2，產(chǎn)生初始抗體種群：在可行解空間隨機(jī)生成M組初始網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值作為初始抗體群。每組權(quán)值和閾值形成一個(gè)長(zhǎng)度為N的抗體，每個(gè)抗體代表一個(gè)被選中的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的序列；

步驟3對(duì)抗體多樣性評(píng)價(jià)，包括：

1)抗體和抗原的親和度計(jì)算

抗體和抗原的親和度用來(lái)表示抗體對(duì)抗原的識(shí)別程度，使用預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的誤差作為親和度的值，分別對(duì)這M組參數(shù)構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算誤差值，誤差值小的親和度大；

2)通過(guò)計(jì)算抗體和抗原的親和度與抗體濃度，評(píng)價(jià)抗體的優(yōu)秀程度，得出期望的繁殖概率；

步驟4，更新記憶庫(kù)：采取經(jīng)營(yíng)策略，在跟新記憶庫(kù)時(shí)，先將與抗原親和度高的一些個(gè)體加入記憶庫(kù)，在根據(jù)期望繁殖率將其余個(gè)體中優(yōu)秀的個(gè)體加入記憶庫(kù)；

步驟5，免疫操作：對(duì)新的抗體按照輪盤(pán)賭進(jìn)行選擇操作、單點(diǎn)交叉和隨機(jī)選擇變異位進(jìn)行變異操作，再加入記憶庫(kù)中抗體，產(chǎn)生新的種群；

步驟6若找到最優(yōu)值或達(dá)到迭代次數(shù)，則輸出初始權(quán)值和閾值，否則轉(zhuǎn)到步驟3，不斷的對(duì)權(quán)值和閾值進(jìn)行進(jìn)化，直到達(dá)到算法停止準(zhǔn)則，得出優(yōu)化后的參數(shù)值；

步驟7，進(jìn)行誤差計(jì)算；

步驟8，更新權(quán)值和閾值；

步驟9，若滿足訓(xùn)練要求，算法結(jié)束；否則，轉(zhuǎn)到步驟7。

本發(fā)明采用人工免疫算法對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)值和閾值進(jìn)行優(yōu)化，使得優(yōu)化后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠更加準(zhǔn)確的對(duì)齒輪箱的剩余壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。引入剩余壽命的概念定量的對(duì)齒輪箱的衰退趨勢(shì)進(jìn)行描述，能夠及時(shí)的預(yù)測(cè)出齒輪箱的故障程度，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)重故障發(fā)生前對(duì)其進(jìn)行維修，并且能夠增加維修的準(zhǔn)備時(shí)間，使得維修工作更加有效，增加了齒輪箱的可靠性。

本發(fā)明能夠提高BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)精度，通過(guò)對(duì)剩余壽命的預(yù)測(cè)能夠定量的對(duì)齒輪箱未來(lái)衰退趨勢(shì)進(jìn)行描述，使得維修人員能夠提早準(zhǔn)備并對(duì)故障進(jìn)行排除，提高科維修效率、減小了維修成本，保證了齒輪箱的可靠運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明之風(fēng)電機(jī)組齒輪箱剩余壽命預(yù)測(cè)方法是一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工免疫算法的方法，具體實(shí)施步驟如下:

步驟1獲取齒輪箱歷史數(shù)據(jù)。即從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中獲取一定時(shí)間范圍內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱油溫的歷史數(shù)據(jù)。

步驟2對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

步驟3選取了244個(gè)數(shù)據(jù)樣本，此244個(gè)樣本在第一個(gè)維護(hù)周期的起始階段每隔兩個(gè)小時(shí)采集齒輪箱油溫一次，共采集到244個(gè)數(shù)據(jù)樣本，然后采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和優(yōu)化后的BP神經(jīng)網(wǎng)路對(duì)齒輪箱未來(lái)油溫進(jìn)行預(yù)測(cè)，選取三層網(wǎng)絡(luò)，其隱含層神經(jīng)元數(shù)目為13，學(xué)習(xí)效率為0.01，用前50個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，然后對(duì)未來(lái)196個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，優(yōu)化前預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、優(yōu)化后預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與采集來(lái)的數(shù)據(jù)作比較，得出本發(fā)明所提出方法的有效性。

步驟4設(shè)備的剩余壽命指在設(shè)備使用過(guò)程中的某個(gè)時(shí)刻開(kāi)始，直至設(shè)備工作到發(fā)生故障期間不執(zhí)行任何維護(hù)措施，這段時(shí)間稱為設(shè)備剩余壽命。若通過(guò)預(yù)測(cè)模型測(cè)得第244步時(shí)，齒輪箱的油溫為40℃，則可得出40℃時(shí)的齒輪箱剩余壽命為T(mén)＝244×2＝488(小時(shí))，據(jù)此可以預(yù)測(cè)出齒輪箱在第一個(gè)維護(hù)周期中齒輪箱不同油溫下所對(duì)應(yīng)的剩余壽命，進(jìn)而制定維護(hù)計(jì)劃。

綜上所述，本發(fā)明提出一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱剩余壽命方法通過(guò)人工免疫算法對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)通過(guò)剩余壽命的預(yù)測(cè)描述了齒輪箱的衰退特性。