一种基于健康指标的均衡控制模块寿命预测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于健康指标的均衡控制模块寿命预测方法及装置，所述方法包括以下步骤：步骤S1：基于均衡控制模块在各次动作中的数据，计算其在各次动作时的特征值；步骤S2：构建健康指标模型，基于均衡控制模块样本的特征值确定模型参数；并基于提取的特征值，采用参数确定后的健康指标模型计算均衡控制模块在其各次动作时的健康指标；步骤S3：构建寿命预测模型，基于均衡控制模块样本的健康指标序列和剩余使用寿命序列训练预测模型参数，得到训练好的寿命预测模型；步骤S4：将待检测的均衡控制模块的历史健康指标序列输入训练好的寿命预测模型，输出其剩余使用寿命。本发明专利技术能针对均衡控制模块进行寿命预测，且准确性高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于健康指标的均衡控制模块寿命预测方法及装置
本专利技术涉及一种用于铁路机车制动系统的寿命预测领域，特别涉及一种基于健康指标的制动机均衡控制模块寿命预测方法及装置。
技术介绍
随着轨道交通运输业的迅速发展，电空制动机(如新一代电空制动机——DK-2制动系统)被广泛应用于铁路交通，其中的均衡控制模块用于实现对均衡风缸压力的闭环控制，其作为保障制动机安全运转的关键模块，其寿命预测受到了国内外研究者的广泛关注。传统的寿命预测技术主要针对单个元器件进行研究，由于单一元件工况单一，老化趋势较为明显，故而较好预测。然而均衡控制模块通常运行于不同工况切换的状态下，采集到的数据为多个元件数据，此时数据不在存有明显老化趋势，难以进行多工况条件下的系统剩余使用寿命预测。许多研究直接使用基于学习的方法进行寿命预测，然而该方法很大程度上依赖于数据集的完备程度，隐藏在模式切换规则中的老化信息鲜被挖掘，且难以根据老化模型得出具有解释性的结论，故此，一种适用于均衡控制模块的寿命预测方法及装置有待研究。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于健康指标的均衡控制模块寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：基于均衡控制模块在各次动作中的数据，计算其在各次动作时的特征值；/n步骤S2：构建健康指标模型，基于均衡控制模块样本的特征值确定模型参数；并基于提取的特征值，采用参数确定后的健康指标模型计算均衡控制模块在其各次动作时的健康指标；/n步骤S3：构建寿命预测模型，基于均衡控制模块样本的健康指标序列和剩余使用寿命序列训练预测模型参数，得到训练好的寿命预测模型；/n步骤S4：将待检测的均衡控制模块的历史健康指标序列输入训练好的寿命预测模型，输出其剩余使用寿命。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于健康指标的均衡控制模块寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：基于均衡控制模块在各次动作中的数据，计算其在各次动作时的特征值；
步骤S2：构建健康指标模型，基于均衡控制模块样本的特征值确定模型参数；并基于提取的特征值，采用参数确定后的健康指标模型计算均衡控制模块在其各次动作时的健康指标；
步骤S3：构建寿命预测模型，基于均衡控制模块样本的健康指标序列和剩余使用寿命序列训练预测模型参数，得到训练好的寿命预测模型；
步骤S4：将待检测的均衡控制模块的历史健康指标序列输入训练好的寿命预测模型，输出其剩余使用寿命。


2.根据权利要求1所述的基于健康指标的均衡控制模块寿命预测方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S1.1、提取静态特征：
基于均衡控制模块在每次动作时其中每个电磁阀驱动电流曲线，提取一组驱动电流统计特征V和能量特征E；其中驱动电流统计特征V包括响应时间Δt、局部波峰值I、局部波谷值I′和稳定电流值其中能量特征E是使用经验模态分解，将驱动电流曲线分解为Z个固有模态函数分量并计算得到的各个固有模态函数分量的能量ez；
基于均衡控制模块在每次动作时其中列车管、均衡风缸气路气压数据，提取一组对应的阶段性特征Q，包括充排风阶段的列车管、均衡风缸的稳定阶段的气压(p列车,p均缸)，充风阶段的时间(t1列车,t1均缸)、排风阶段的时间(t2列车,t2均缸)、稳定阶段压力平稳时间(t3列车,t3均缸)、充排风阶段列车管与均衡风缸气压曲线的皮尔森相关系数(α充风，α排风)；
由此，针对均衡控制模块每次动作，获得一组静态特征B＝[V1,E1,V2,E2,…,VN,EN,Q]，其中V1～VN表示该次动作时该均衡控制模块中N个电磁阀的驱动电流统计特征V与能量特征E；
步骤S1.2、提取累积动态特征；
均衡控制模块在每次动作时的累计动态特征F包括F1、F2、F3和F4四部分：
1)将针对均衡控制模块在已经历的生命周期的每次动作提取的静态特征按对应的时间先后顺序排列，获得一个静态特征动态特征序列；对静态特征序列进行平滑滤波处理得到平滑特征序列，平滑特征序列中的元素即均衡控制模块在每次动作时的平滑特征，记为F1；
2)针对均衡控制模块的每次动作，提取均衡控制模块在该次动作时已经经历过的各模式的次数，记为F2；
3)针对均衡控制模块的每次动作，计算该次动作与各模式上次动作的时间之间的间隔，记为F3；
4)针对均衡控制模块的每次动作，计算该次动作与各模式上次动作的平滑特征之间的差值，记为F4。


3.根据权利要求1所述的基于健康指标的均衡控制模块寿命预测方法，其特征在于，所述步骤S2中，设K为累积动态特征F的总维度，即其包含的特征个数，将均衡控制模块在第t次动作时的累积动态特征表示为F(t)＝(f1(t),f2(t),...,fK(t))，构建健康指标模型为：
H(t)＝w1f1(t)+w2f2(t)+...wkfk(t)+...+wKfK(...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭军，王胜男，黄志武，杨迎泽，李恒，蒋富，张晓勇，刘伟荣，程亦君，顾欣，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43