本申請(qǐng)涉及復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)健康管理領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、諸如飛行器等復(fù)雜系統(tǒng)是作為航空航天等領(lǐng)域的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，其在長(zhǎng)周期加電使用過(guò)程中的可靠性是保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。故障診斷（fault?diagnosis）是指根據(jù)系統(tǒng)的特性或參數(shù)發(fā)生超出可接受的范圍的較大偏差，而使系統(tǒng)的性能下降過(guò)程的診斷。當(dāng)前復(fù)雜機(jī)電設(shè)備在存儲(chǔ)過(guò)程中，其剛生產(chǎn)且極少不均衡樣本導(dǎo)致難以進(jìn)行故障診斷。一方面,由于在實(shí)際存儲(chǔ)過(guò)程中，新出廠生產(chǎn)的設(shè)備測(cè)試次數(shù)極少，從而導(dǎo)致存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)極為匱乏；同時(shí)，由于從設(shè)備樣本極其匱乏，難以建立有效的故障診斷模型，對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的健康問(wèn)題造成極大的隱患。因此,對(duì)復(fù)雜機(jī)電設(shè)備的故障進(jìn)行有效地診斷和監(jiān)控已成為現(xiàn)代復(fù)雜工業(yè)過(guò)程的迫切需求。

2、而分析目前對(duì)象復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷中面臨的問(wèn)題，總結(jié)可以分為三個(gè)方面：第一，由于新出廠生產(chǎn)的設(shè)備測(cè)試次數(shù)極少，導(dǎo)致樣本數(shù)量極其匱乏；第二，由于對(duì)象復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)之間高度耦合，且多采用集成化設(shè)計(jì)，導(dǎo)致影響其工作狀態(tài)的因素較多，單純依靠專家知識(shí)很難建立其準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，從而導(dǎo)致專家知識(shí)不確定；第三，存儲(chǔ)車間由于數(shù)據(jù)、參數(shù)等極其匱乏，導(dǎo)致故障診斷模型難以建立，進(jìn)而難以保證車間內(nèi)復(fù)雜機(jī)電設(shè)備的健康狀態(tài)，埋下重大健康隱患。

3、因此，基于上述問(wèn)題，亟需一種新的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法，以解決極少不均衡樣本下復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷過(guò)程中所面臨的樣本極其匱乏、專家知識(shí)不確定和故障診斷模型難以建立三個(gè)方面的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的是提供一種復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，能夠提高在極少不均衡樣本下復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法，所述復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法包括：

4、對(duì)存儲(chǔ)車間內(nèi)待判斷復(fù)雜機(jī)電設(shè)備與實(shí)驗(yàn)車間已判斷相同型號(hào)設(shè)備進(jìn)行不均衡影響計(jì)算，確定不均衡影響因子；

5、根據(jù)已判斷相同型號(hào)設(shè)備的關(guān)鍵特征指標(biāo)的監(jiān)測(cè)信息和不均衡影響因子，基于置信規(guī)則庫(kù)構(gòu)建復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)故障診斷模型；

6、根據(jù)存儲(chǔ)車間內(nèi)待判斷復(fù)雜機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測(cè)信息，采用復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)故障診斷模型，得到存儲(chǔ)車間內(nèi)待判斷復(fù)雜機(jī)電設(shè)備的故障診斷結(jié)果。

7、可選地，所述對(duì)存儲(chǔ)車間內(nèi)待判斷復(fù)雜機(jī)電設(shè)備與實(shí)驗(yàn)車間已判斷相同型號(hào)設(shè)備進(jìn)行不均衡影響計(jì)算，確定不均衡影響因子，具體包括：

8、利用公式確定不均衡影響因子；

9、其中，為不均衡影響因子，o為故障狀態(tài)編號(hào)，p表示存儲(chǔ)車間的樣本編號(hào)，n表示存儲(chǔ)車間樣本數(shù)量，q表示實(shí)驗(yàn)車間的樣本編號(hào)，m表示實(shí)驗(yàn)車間的樣本數(shù)量，表示存儲(chǔ)車間的第p個(gè)樣本，表示實(shí)驗(yàn)車間的第q個(gè)樣本，表示輸出故障狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)。

10、可選地，利用公式建立置信規(guī)則庫(kù)；

11、其中，為實(shí)驗(yàn)車間中已判斷相同型號(hào)設(shè)備的個(gè)關(guān)鍵特征指標(biāo)的監(jiān)測(cè)信息，為獲得待判斷復(fù)雜機(jī)電設(shè)備的傳感器，是關(guān)鍵特征指標(biāo)的屬性權(quán)重，為關(guān)鍵特征指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的參考等級(jí)；為已判斷相同型號(hào)設(shè)備的n個(gè)質(zhì)量狀態(tài)，為相對(duì)應(yīng)的輸出故障特征向量，為規(guī)則權(quán)重，，為規(guī)則數(shù)量，為不均衡影響因子。

12、可選地，所述復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)故障診斷模型的診斷過(guò)程具體包括：

13、利用不均衡影響因子將監(jiān)測(cè)信息轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的框架下，得到每個(gè)指標(biāo)在每條規(guī)則中的匹配度；

14、確定所有關(guān)鍵特征指標(biāo)在第規(guī)則中的匹配度；

15、根據(jù)所有關(guān)鍵特征指標(biāo)在第規(guī)則中的匹配度以及第k條規(guī)則的權(quán)重確定規(guī)則的激活權(quán)重；

16、根據(jù)規(guī)則的激活權(quán)重，確定所有規(guī)則輸出的故障診斷特征向量；

17、根據(jù)所有規(guī)則輸出的故障診斷特征向量，采用證據(jù)推理算法進(jìn)行融合，得到最終的輸出故障診斷特征向量；

18、根據(jù)最終的輸出故障診斷特征向量，得到故障診斷結(jié)果。

19、可選地，利用不均衡影響因子將監(jiān)測(cè)信息轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的框架下，得到每個(gè)指標(biāo)在每條規(guī)則中的匹配度，具體包括：

20、利用公式確定第i個(gè)關(guān)鍵特征指標(biāo)轉(zhuǎn)換后在第條規(guī)則中的匹配度；

21、其中，為不均衡影響因子，和為第個(gè)關(guān)鍵特征指標(biāo)在第條和第條規(guī)則中的參考等級(jí)，為自適應(yīng)調(diào)整后的規(guī)則數(shù)量，為輸入數(shù)據(jù)。

22、可選地，根據(jù)所有關(guān)鍵特征指標(biāo)在第規(guī)則中的匹配度以及第k條規(guī)則的權(quán)重確定規(guī)則的激活權(quán)重，具體包括：

23、利用公式確定第條規(guī)則的激活權(quán)重；

24、其中，為所有關(guān)鍵特征指標(biāo)在第規(guī)則中的匹配度，為在故障診斷方法中第條規(guī)則的權(quán)重，為在故障診斷方法中第條規(guī)則的權(quán)重，為所有關(guān)鍵特征指標(biāo)在第規(guī)則中的匹配度，為規(guī)則數(shù)量。

25、可選地，根據(jù)所有規(guī)則輸出的故障診斷特征向量，采用證據(jù)推理算法進(jìn)行融合，得到最終的輸出故障診斷特征向量，具體包括以下公式：

26、；

27、；

28、其中，為融合輸入指標(biāo)監(jiān)測(cè)信息后得到的第n個(gè)輸出結(jié)果等級(jí)的置信度，且，為第 n個(gè)關(guān)鍵特征指標(biāo)在第 k條規(guī)則產(chǎn)生的系統(tǒng)質(zhì)量狀態(tài)的特征向量，為第個(gè)關(guān)鍵特征指標(biāo)在第 k條規(guī)則產(chǎn)生的系統(tǒng)質(zhì)量狀態(tài)的特征向量，n為關(guān)鍵特征指標(biāo)的數(shù)量，為中間參數(shù)。

29、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)所述的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法。

30、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法。

31、第四方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法。

32、根據(jù)本申請(qǐng)?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例，本申請(qǐng)具有了以下技術(shù)效果：

33、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，基于置信規(guī)則庫(kù)（belief?rule?base，brb）構(gòu)建極小樣本下的復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)故障診斷模型，將專家知識(shí)與監(jiān)測(cè)信息有效融合，解決極小樣本下復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)故障診斷中面臨的存儲(chǔ)車間極其缺失、專家知識(shí)受限的要求；通過(guò)計(jì)算不均衡影響因子，在復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷過(guò)程中，解決極少測(cè)試設(shè)備與常測(cè)設(shè)備信息差異的情況，為極少樣本的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷奠定了基礎(chǔ)，最終得出較為精準(zhǔn)的故障診斷結(jié)果。本發(fā)明有效提高了實(shí)際環(huán)境下極少樣本下復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)故障診斷的精度，保證了其安全可靠的運(yùn)行。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，所述復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，所述對(duì)存儲(chǔ)車間內(nèi)待判斷復(fù)雜機(jī)電設(shè)備與實(shí)驗(yàn)車間已判斷相同型號(hào)設(shè)備進(jìn)行不均衡影響計(jì)算，確定不均衡影響因子，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，利用公式建立置信規(guī)則庫(kù)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，所述復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)故障診斷模型的診斷過(guò)程具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，利用不均衡影響因子將監(jiān)測(cè)信息轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的框架下，得到每個(gè)指標(biāo)在每條規(guī)則中的匹配度，具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，根據(jù)所有關(guān)鍵特征指標(biāo)在第規(guī)則中的匹配度以及第k條規(guī)則的權(quán)重確定規(guī)則的激活權(quán)重，具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法，其特征在于，根據(jù)所有規(guī)則輸出的故障診斷特征向量，采用證據(jù)推理算法進(jìn)行融合，得到最終的輸出故障診斷特征向量，具體包括以下公式：

8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，涉及復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)健康管理領(lǐng)域，該方法包括對(duì)存儲(chǔ)車間內(nèi)待判斷復(fù)雜機(jī)電設(shè)備與實(shí)驗(yàn)車間已判斷相同型號(hào)設(shè)備進(jìn)行不均衡影響計(jì)算，確定不均衡影響因子；根據(jù)已判斷相同型號(hào)設(shè)備的關(guān)鍵特征指標(biāo)的監(jiān)測(cè)信息和不均衡影響因子，基于置信規(guī)則庫(kù)構(gòu)建復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)故障診斷模型；根據(jù)存儲(chǔ)車間內(nèi)待判斷復(fù)雜機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測(cè)信息，采用復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)故障診斷模型，得到存儲(chǔ)車間內(nèi)待判斷復(fù)雜機(jī)電設(shè)備的故障診斷結(jié)果。本申請(qǐng)能夠提高在極少不均衡樣本下復(fù)雜機(jī)電設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：馮志超,姚鑫智,周志杰,孫一杰,胡昌華,孔祥玉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍火箭軍工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2