第
31
卷第
10
期
振动与冲击
JOURNAL
OF
VIBRATION
AND
SHOCK
Vo
l.
31
No.
lO
2012
基于
AR
模型的
Kolmogorov-Smirnov
检验性能退化及预测研究
从飞云,陈进,董广明
(上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海
200240)
摘
要:设备性能退化评估是对现有故障诊断技术的全新拓展,能更有效地实现智能主动维护提供参考,更有利
于实现设备的零停机率。开展对设备的性能退化评估研究,还可以实现对设备的性能预测维护功能,大大提高设备运行
的可靠性。提出了基于
AR
预测白噪化的
Kolmogorov-Smimov
检验方法,同时实现了滚动轴承的全寿命实验。通过对轴
承全寿命实验数据的分析研究,论证了该方法在设备性能退化评估及预测中的研究价值,相对于有效值等传统方法,不仅
能够显著地表现前期的微弱退化状态,而且还能有条件地更早指示设备的异常状态,对于故障预测的研究具有较大的意义。
关键词
Kolmogorov-Smimov
检验;性能退化评估;预测
;AR
滤波;白噪化
中国分类号:
TH165.
3,
TN911
,
TH17
文献标识码:'
A
Performance
degradation
assessment
by
Kolmogorov-Smirnov
test
and
prognosis
based
on
AR
model
CONG
Fei-
严
Ln,
CHEN Jin ,
DONG
Gu
α
ng-mmg
(State
Key
Laboratory
of
Mechanical
System
and
Vibration
,
Shanghai
Jiaotong
Univer
百
ity
,
Shanghai
200240 , China)
Abstract:
Equipment performance degradation assessment
can
give effective reference to intelligent proactive
maintenance to realize near-zero downtime. By carrying out the research on performance degradation assessment
,
the
predictive maintenance for the equipment
can
be
realized which
can
improve the reliability of
the
equipment. Kolmogorov-
Smimov test
based
on AR model was proposed. According to the analysis of
data
in
rolling bearing's whole life time
(nom
叫也
ult-failure)
, the proposed method
can
effectively realize the
pe
出口
nance
degradation assessment
and
prognosis
of
the bearings. Comparing with traditional method , it
can
not only obviously detect incipient weak defect
and
indicate
performance degradation process
but
also
detect
abnormal stage earlier before the start of bearing failure
under
some
conditions.
Key
words:
Kolmogorov-Smimov
test;
perfo
口
nance
degradation assessment; prognosis;
AR
filter; pre-whitening
目前,在设备的状态监测和故障诊断领域,故障模
式识别是主要的研究方向之一,即实现不同故障类型
的分类,而这往往只能实现被动的维护模式,不利于实
现生产设备效益的最大化。设备的性能退化评估及预
测研究是对该领域现有研究思维模式的全新拓展,它
更侧重于设备全寿命周期中的性能退化过程,对设备
运行状态进行综合性的评估,同时,结合综合评估结果
预测设备的发展变化,对故障的发生、发展进行有效评
估,达到防微杜渐、防范于未然的效果,实现从传统的
被动式维护
FAF(Fail
and
Fix)
模式到以预测与预防为
主的主动式维护
P
AP
(Predict
and
Prevent)
模式的转
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(50875162
,
51035007)
;国家高
技术研究发展计划
(863
计划,
2006AA04Z175
)
收稿日期;
2011
一
03
-18
修改稿收到日期
;2011
一
04
-21
第一作者从飞云男,博士生,
1982
年生
通讯作者陈进男,教授,
1958
年生
变,大大提高了企业设备运行的安全可靠性,降低企业
的设备维护成本。
国外对于该方面的研究起步比较早,重视度也比
较高。
2001
年,在美国国家自然科学基金的资助下,威
斯康辛大学和密歇根大学联合工业界近
40
家企业共
同成立了智能维护系统研究中心,一些性能退化评估
方法已被相继提出,如基于小脑模型神经网络
[IJ
、自组
织特征图神经网络
[2J
、隐马尔可夫模型
[3J
等评估方法。
然而,上述方法在不同的方面都存在不足,如小脑模型
神经网络方法的评估结果受人为设定参数的影响较
大,自组织特征图神经网络和隐马尔可夫模型方法的
评估结果不能直观反映具体退化程度,而逻辑回归方
法则要求有各种异常状态的数据和先验知识。近期国
内对于性能退化评估的研究也是在不断推进,不断涌
现出了一些新的理论与方法研究
[4
斗]。本文提出了基
于
AR
预测模型的
Kolmogorov-Smimov
检验'性能退化及
预测方法,它可以有效结合
AR
预测滤波和
Kolrr
吨
orov-