多状态系统性能退化与状态迁移映射机制及其可靠性测度研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61463021
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    46.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0302.控制系统与应用
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Dynamic evaluation of the performance of multi-state degraded system is of positive significance to improve the operation reliability of the system and to promote system structure optimization, and it is one of the hotspots in reliability research. The selection, classification, dimension reduction and fusion methods about the key degradation features which can characterize the performance of the multi-state component will be proposed to obtain the composite degradation eigenvalue of the component. The degradation mechanism and degradation process mathematical model of the multi-state components will be studied. The degradation measure function will be established to obtain measure value. The degradation measure interval will be defined. The mapping relationship from performance measure interval of the component to its state space will be established and the reliability measures of the multi-state component will be proposed. The mapping relationship from the performance degradation to the state transition of the multi-state system will be established based on the mapping relationship between the state space of the components to the state space of the system. The new reliability measures, such as dynamic probability, expected length of time for each state of the system, performance dynamic expected function, performance dynamic integrated expected function, system state performance deficiency function and time performance deficiency function, will be proposed to carry on the dynamic reliability assessment of the system together with the expected figure analysis method. The established models above will be validated and modified by using heavy diesel engine as an example. This study will provide new ideas and methods to evaluate system reliability, to diagnose and prevent the fault in the case of that there is rare failure or zero failure, enrich and perfect the existing reliability theory and method.
多状态退化系统性能的动态评定对于提高系统的运行可靠性和推动系统结构优化有着积极的意义,是可靠性领域研究的热点之一。本项目拟通过对能够表征多状态系统部件性能退化的主特征量的筛选、分类、降维及融合方法的研究,获取部件的复合退化特征值;研究多状态系统部件退化机理及退化过程数学模型,建立退化测度函数并获取退化测度,定义退化测度区间并建立部件退化测度区间与其状态空间之间的映射关系,建立部件的可靠性测度函数;通过部件状态空间与系统状态空间的映射研究系统性能退化与其状态迁移间的映射关系,以系统动态概率、状态驻留时间、性能的动态期望函数和动态集成期望函数、状态性能损失和时间性能损失等新可靠性测度,并辅以期望图分析对系统进行动态可靠性评估。以重型柴油机为研究对象,对建立的模型进行验证和修正。通过本项目的研究,以期为在极少失效甚至是零失效的情况下进行系统可靠性评定、寿命预测和故障诊断与预防提供新思路和新方法。

结项摘要

多状态退化系统性能的评定对于提高系统的运行可靠性和推动系统结构优化有着积极的意义,是可靠性领域研究的热点之一。本项目围绕多状态系统的内在科学问题,如设备运行过程中退化特征的优选、退化过程的建模、动态可靠性测度的分析、状态不确定性及其与设备性能退化间的映射关系等一系列问题,结合现代测试技术和预测方法,探讨若干多状态系统可靠性理论及寿命预测方法,以期为在极少失效甚至是零失效的情况下进行系统可靠性评定、寿命预测和故障诊断与预防提供新思路和新方法。研究中以存在不同程度裂纹的齿轮为研究对象,对其退化状态进行划分,设计了齿轮箱振动试验方案并搭建了振动试验台;开展了基于主成分分析、支持向量机、邻域属性重要度及深度卷积神经网络的齿轮箱故障特征的约简和融合分析;以柴油机为研究对象开展了性能水平划分下的多状态系统可靠性分析,提出了新的动态可靠性度量指标和性能水平限制下的重要度计算方法,提出了基于时间退化测度的柴油机燃油供给系统可靠性分析方法,研究了基于离散时间贝叶斯网络的复杂机械系统重要度计算方法;提出了基于Cross-熵和TOPSIS的FMEA方法,并开展了FMEA的灵敏度分析研究;开展了基于试验技术的发动机可靠性评估方法研究,以某型号柴油发动机为研究对象,基于多种试验技术,结合有限元分析、灰色模型、威布尔分析等方法对柴油机整机或零部件的可靠性进行评估;开展了基于概率模型检测的多状态系统可靠性分析,研究了概率模型检测与Makov过程结合的故障树分析法,提出了基于非参数核密度估计的可靠性分析方法;以柴油机冷却系统为研究对象,结合贝叶斯网络、UPM分析法、共因失效参数模型和二元决策图等方法对柴油机冷却系统的共因失效问题进行分析,以评估共因失效对系统可靠性的影响程度。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(1)
基于BDD考虑共因失效的多阶段任务系统可靠性分析方法
  • DOI:
    10.13952/j.cnki.jofmdr.2017.0093
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    机械设计与研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    古莹奎;张全新;梁玲强;蔡泉
  • 通讯作者:
    蔡泉
性能水平划分下的多状态系统可靠性分析
  • DOI:
    10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2015.05.012
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国安全科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    古莹奎;承姿辛;李晶
  • 通讯作者:
    李晶
基于邻域属性重要度的齿轮箱故障特征优选方法
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2015.0456
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    古莹奎;孔军廷;朱繁泷
  • 通讯作者:
    朱繁泷
基于TOPSIS理论的FMEA灵敏度分析方法
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2016.1015
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    古莹奎;付阳;梁玲强;承姿辛
  • 通讯作者:
    承姿辛
基于邻域属性重要度与主成分分析的齿轮箱故障特征约简
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国机械工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    古莹奎;潘高平;朱繁泷;承姿辛
  • 通讯作者:
    承姿辛

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其他文献

Importance analysis of a multi-state system based on direct partial logic derivatives and multiple-valued decision diagrams methods
基于直接偏逻辑导数和多值决策图方法的多状态系统重要性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Donghua University
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    古莹奎;李晶
  • 通讯作者:
    李晶
基于ET-DFT分层模型的动态概率安全评价方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国安全学科学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    古莹奎;邱光琪
  • 通讯作者:
    邱光琪
DTBN在复杂系统动态概率安全评价中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国安全科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    古莹奎;邱光琦
  • 通讯作者:
    邱光琦
全悬挂转炉倾动机构的动力学仿真分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    机械设计与制造
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    古莹奎;仝翔翔;罗新冲
  • 通讯作者:
    罗新冲
基于模糊概率重要度的可靠性分析方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    江西理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    古莹奎;朱繁泷;唐淑云
  • 通讯作者:
    唐淑云

其他文献

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古莹奎的其他基金

多状态退化系统状态自动离散及其剩余寿命预测方法研究
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    61963018
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    地区科学基金项目
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    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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