[发明专利]基于时间序列变化突变点检测的性能退化特征评估方法

说明书

基于时间序列变化突变点检测的性能退化特征评估方法，先提出四个性能退化特征评估准则，初始退化点、初始敏感性、失效突变性和趋势一致性；然后针对四个性能退化特征评估准则，分别构建定量化指标；再构建状态变量与时间序列的线性回归方程；然后求解线性回归方程系数，通过F检验提取时间序列转折点；再确定退化状态变化起止点，计算性能退化特征评估指标；最后比较不同性能退化特征的指标，对性能退化特征进行评估；本发明提出对性能退化特征提取具有指导意义的性能退化特征评估准则及相应的定量化评估指标，同时使计算复杂度大幅下降，具有高效性。

技术领域

本发明涉及机械设备性能检测技术领域，具体涉及基于时间序列变化突变点检测的性能退化特征评估方法。

背景技术

随着机械设备各零部件之间的联系越来越紧密，一旦某零部件失效，可能导致整台设备损毁，造成巨大的经济损失及人身威胁。若能在失效之前定量评估出其性能退化的程度，就可以有针对性地组织维修，避免失效的发生。因此，如何有效监测机械设备零部件在运行过程中的性能变化，以及时发现隐患并避免失效的发生，是当下亟待解决的问题。

一般情况下，机械设备零部件从正常运行至失效的过程中，零部件性能会经历一个从轻微退化到严重退化的连续变化过程，一般分为四个阶段：正常状态、初始退化状态、深度退化状态和失效状态，如图1所示。这四种状态相互关联、递进发展。传统的机械设备零部件状态监测与故障诊断本质是一个模式识别问题，主要强调机械设备零部件运行状态与故障间的隶属程度，而性能退化评估强调的是各运行状态之间的差异性。因此，量化运行状态差异程度，是实现性能退化评估的关键，而如何快速、有效地实现这种量化比较也是亟待解决的问题。

目前的性能退化特征虽然可以从某一个方面反映性能退化过程，但是并没有形成一个具体有效的评估体系，来指导性能退化特征的提取。因此，对于性能退化特征的评估准则有待进一步研究。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种基于时间序列变化突变点检测的性能退化特征评估方法，提出对性能退化特征提取具有指导意义的性能退化特征评估准则及相应的定量化评估指标。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

基于时间序列变化突变点检测的性能退化特征评估方法，包括以下步骤：

步骤1：提出四个性能退化特征评估准则，初始退化点、初始敏感性、失效突变性和趋势一致性；

步骤2：针对四个性能退化特征评估准则，分别构建定量化指标；

步骤3：构建状态变量与时间序列的线性回归方程；

步骤4：求解线性回归方程系数，通过F检验提取时间序列转折点；

步骤5：确定退化状态变化起止点，计算性能退化特征评估指标；

步骤6：比较不同性能退化特征的指标，对性能退化特征进行评估。

所述的步骤1中性能退化特征包括有量纲参数指标、无量纲参数指标和综合参数指标，有量纲参数指标包括均值、均方值、方差和均方根，无量纲参数指标包括峭度指标、峰值指标、波形指标、脉冲指标和裕度指标，综合参数指标为降维特征。

所述的步骤1中四个性能退化特征评估准则具体定义如下：初始退化点，指性能退化特征发现性能从正常状态开始发生背离的时间点；初始敏感性，指性能退化特征对性能从正常到失效状态过渡化过程初始阶段的刻画能力；失效突变性，指性能退化特征对性能从正常到失效状态过渡化过程结束阶段的刻画能力；趋势一致性，指性能退化特征对性能从正常到失效状态整个过程的变化趋势的刻画能力。