【正文】 將C2—C5的峭度值輸入，求出C6—C8的可靠度。 隨著故障的出現(xiàn)和發(fā)展, 振動信號中大幅值的概率密度增加, 信號幅值的分布偏離正態(tài)分布, 正態(tài)曲線出現(xiàn)偏斜或分散, 峭度值也隨之增大。峰值因子C ( Crestfactor) 為： （）正常軸承的振動信號的峰值因子大約為2. 5～3. 5, 而損傷類軸承的峰值因子大于3. 5。 頻域特征是指軸承振動信號在特征頻率處的幅值。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是一個非線性優(yōu)化問題, 它可以在已知的約束條件下，尋找一組參數(shù)組合，使該組合確定的目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小。 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要功能目前，在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用中。 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其基本原理 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是誤差反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的簡稱，它由一個輸入層，一個或多個隱含層和一個輸出層構(gòu)成，每一次由一定數(shù)量的的神經(jīng)元構(gòu)成。KM評估器是一種非參數(shù)估計(jì)方法，它的最大優(yōu)點(diǎn)是不依賴于失效PDF的分布假設(shè)，且不受采樣間隔影響，只要知道失效樣本和正常工作樣本的數(shù)目就可以估計(jì)出產(chǎn)品的可靠度。 （） （3）威布爾分布W(k,) 由瑞典人Weibull 構(gòu)造的分布函數(shù)。本文通過對滾動軸承狀態(tài)指標(biāo)分析，選取其最適合的狀態(tài)指標(biāo)—峭度值，再利用貝葉斯方法計(jì)算出瞬時(shí)可靠度，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立峭度瞬時(shí)可靠度模型，使其進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，求出未來的瞬時(shí)可靠度。其特點(diǎn)在于即使沒有定量的可靠性數(shù)據(jù)，也能找出產(chǎn)品的不可靠因素。胡云昌等在分析現(xiàn)有可靠性計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，給出了較全面的評價(jià)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性的標(biāo)準(zhǔn)，從而為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的最優(yōu)可靠性設(shè)計(jì)提供了可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。在可靠性工程應(yīng)用方面，比較重視可靠性實(shí)驗(yàn)、故障診斷和壽命預(yù)測技術(shù)的研究與應(yīng)用，以及產(chǎn)品失效分析、現(xiàn)場使用數(shù)據(jù)的收集和反饋。傳統(tǒng)的基于樣本壽命統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的可靠性分析方法得到的是設(shè)備的整體可靠性估計(jì)，但對于正在運(yùn)行的單臺或小批量設(shè)備，這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的意義則不大，人們更關(guān)心的是當(dāng)前所用設(shè)備的壽命裕度和可靠性．設(shè)備運(yùn)行過程的狀態(tài)信息能夠?qū)崟r(shí)反映設(shè)備的運(yùn)行性能、精度，準(zhǔn)確判定設(shè)備的時(shí)間、動態(tài)特性，揭示產(chǎn)品失效與性能退化之間的關(guān)系。以前產(chǎn)品的質(zhì)量主要指產(chǎn)品的性能，即產(chǎn)品出廠時(shí)的質(zhì)量，而現(xiàn)在產(chǎn)品的質(zhì)量已不局限于產(chǎn)品性能這唯一的指標(biāo)。概括起來產(chǎn)品質(zhì)量特性包括：性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性四個方面。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 機(jī)械可靠性分析的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展 國外機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)發(fā)展及現(xiàn)狀第二次世界大戰(zhàn)期間，美國空軍由于飛行故障而損失的飛機(jī)為21000架，；運(yùn)往遠(yuǎn)東的作戰(zhàn)飛機(jī)上的電子設(shè)備60％在運(yùn)輸中失效，在儲存期間有50％發(fā)生失效；海軍艦艇上的電子設(shè)備70％因“意外” 事故而失效。前蘇聯(lián)對機(jī)械可靠性的研究十分重視，將提高機(jī)械產(chǎn)品可靠性和壽命作為其科技發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)任務(wù)之一。目前從大的方面考慮可靠性預(yù)測方法有如下： (1) 精確解析求解法 這是指用概率論的公式直接計(jì)算可靠性精確解。CA法工作的難度較大，需要有一定的基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)做支撐。 ① 影響應(yīng)力的因素 影響應(yīng)力的主要因素有所承受的外載荷、結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸，材料的物理特性等 ② 影響強(qiáng)度的因素影響強(qiáng)度的主要因素有材料的機(jī)械性能、工藝方法和使用環(huán)境等 （2）應(yīng)力－強(qiáng)度干涉模型在機(jī)械產(chǎn)品中，零件（部件）是正常還是失效決定于強(qiáng)度和應(yīng)力的關(guān)系。其中，β 稱為形狀參數(shù)；η 稱為尺度參數(shù)；γ 稱為位置參數(shù)。應(yīng)力定義為引起元件、裝置和材料失效的載荷。網(wǎng)絡(luò)的輸入層模擬的是神經(jīng)系統(tǒng)中的感覺神經(jīng)元，它接收輸入樣本信號。BP網(wǎng)絡(luò)主要用于以下四方面： (1)函數(shù)逼近：用輸入向量和相應(yīng)的輸出向量訓(xùn)練一個網(wǎng)絡(luò)以逼近一個函數(shù)。本文所采用的預(yù)測模型為1個3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)如圖l所示，輸入神經(jīng)元個數(shù)為d+1，輸出神經(jīng)元個數(shù)為h．網(wǎng)絡(luò)輸入為設(shè)備狀態(tài)的特征向量 它由當(dāng)前測量值和其前d個測量值組成．網(wǎng)絡(luò)輸出為預(yù)測的未來h個時(shí)間間隔的可靠度向量 為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測功能，必須確定網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出，即確定在不同特征向量下的瞬時(shí)可靠度，然后設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，對其進(jìn)行訓(xùn)練，將網(wǎng)絡(luò)模型所需知識記憶在網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值中。文獻(xiàn)[11]對有效值、峰值、峭度和峰值因子的應(yīng)用作了說明, 指出時(shí)域分析方法比較簡單, 是簡易診斷的好方法。 (3) 峭度峭度K ( Kur to sis) 是概率密度分布尖峭程度的度量, 是對軸承振動信號進(jìn)行時(shí)域處理最常用的無量綱參數(shù)指標(biāo)。無量綱參數(shù)指標(biāo)的比較見表1幅域參數(shù)敏感度穩(wěn)定性波形因子S差好峰值因子C一般一般脈沖因子I較好一般裕度因子L好一般峭度指標(biāo)K好好 表1 無量綱參數(shù)指標(biāo)的比較 有效值、峰值、峰值因子、峭度、脈沖因子、裕度因子和波形因子是對滾動軸承的振動信號進(jìn)行時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析最常用的參數(shù)指標(biāo)。驗(yàn)證了我們的方法的可靠性。本文針對滾動軸承類退化型失效設(shè)備，提出了一種基于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息的可靠性預(yù)測方法，其核心分為三個部分：一，狀態(tài)特征指標(biāo)的選?。欢?，瞬時(shí)可靠度的求??；三，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練學(xué)習(xí)訓(xùn)練預(yù)測可靠度。在整個論文的選題、研究和撰寫過程中，導(dǎo)師都給了我精心的指導(dǎo)、熱忱的鼓勵和支持，她多次詢問論文的寫作進(jìn)程，多次為我批閱文章并提出修改意見，她的精心點(diǎn)撥為我開拓了研究視野，修正了寫作思路，對論文的完善和質(zhì)量的提高起到了關(guān)鍵性的作用。,程序清單clearclc%%輸入訓(xùn)練樣本p=[ 。%bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立=1500。 for i=1:inputNums gg(i)=PP(i,c)。預(yù)測結(jié)果39。 %實(shí)際值xlabel(39。 %輸出層權(quán)值b_heni={1,1}。logsig39。最后，感謝我的爸爸媽媽，感謝您們賜予我生命，感謝您們二十多年來對我的養(yǎng)育之恩，更感謝您們不管多苦多難對我學(xué)業(yè)始終如一的理解與支持。(4) 培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。通過狀態(tài)指標(biāo)的提取，瞬時(shí)可靠度的計(jì)算，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練學(xué)習(xí)，輸入第5組參數(shù)求出想得到的第五組的C5—C7的瞬時(shí)可靠度，再對其在進(jìn)行計(jì)算與其比較，驗(yàn)證了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的可靠性的準(zhǔn)確性，為了進(jìn)一步驗(yàn)證，讓BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求出C6—C8的瞬時(shí)可靠度，再使C6，C7與原來訓(xùn)練出來的進(jìn)行比較，更加進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法的可靠性。 瞬時(shí)可靠度的計(jì)算 根據(jù)式子分別求出1—4組的CCC7的瞬時(shí)可靠度。在軸承無故障運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), 由于各種不確定因素的影響, 振動信號的幅值分布接近正態(tài)分布, 峭度指標(biāo)值K≈ 3。在機(jī)械故障診斷中, 為提高峰值指標(biāo)的穩(wěn)定性, 在一個信號樣本的總長中, 找出絕對值最大的10 個數(shù), 用這10 個數(shù)的算術(shù)平均值作為峰值X PEAK。而滾動軸承故障振動信號特征包括時(shí)域和頻域兩大類: 時(shí)域特征有軸承振動信號的峰值、峭度值、均方根值等。另外， BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)化計(jì)算能力。(4) 具有自學(xué)習(xí)、自組織、自適應(yīng)的能力 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有初步的自適應(yīng)與自組織能力，在學(xué)習(xí)或訓(xùn)練中改變突觸權(quán)值以適應(yīng)環(huán)境，可以在使用過程中不斷學(xué)習(xí)完善自己的功能，并且同一網(wǎng)絡(luò)因?qū)W習(xí)方式的不同可以具有不同的功能，它甚至具有創(chuàng)新能力，可以發(fā)展知識，以至超過設(shè)計(jì)者原有的知識水平。此過程反復(fù)交替進(jìn)行，直至網(wǎng)絡(luò)的全局誤差趨向給定的極小值，即完成學(xué)習(xí)的過程。當(dāng)設(shè)備接近失效時(shí)，如果樣本數(shù)太少，所估計(jì)出來的模型參數(shù)誤差就很大，會影響預(yù)測的準(zhǔn)確性。此時(shí)，可靠度R(t)、不可靠度F(t)、失效概率密度函數(shù) f(t)都是指數(shù)分布。其中最主要思路的是：一、狀態(tài)特征指標(biāo)的選取 二、瞬時(shí)可靠度的計(jì)算。其目的在于分析產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，找出其潛在的弱點(diǎn)，并把分析的結(jié)果反映給產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造及使用單位，以便從設(shè)計(jì)、制造、使用及維護(hù)等各方面采取對策和措施，提高產(chǎn)品的可靠性。李云貴和趙國藩提出了計(jì)算可靠度的4次高階矩法，提高了可靠度的計(jì)算精度。另外由于大量新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用，缺乏實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，需要用可靠性技術(shù)幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行分析和評估。傳統(tǒng)的可靠性評估方法基于概率及數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論，依賴歷史失效壽命數(shù)據(jù)得到一批設(shè)備的整體可靠性，但無法實(shí)現(xiàn)反映當(dāng)前運(yùn)行設(shè)備個體特性的可靠性評估。如果用隨機(jī)變量T表示產(chǎn)品從開始工作到發(fā)生失效或故障的時(shí)間，概率密度為f(t)，則該產(chǎn)品在某已指定時(shí)刻t的可靠度 () 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量的含義也在不斷地?cái)U(kuò)充。其中，可靠性：產(chǎn)品出廠后（t0）所表現(xiàn)出來的一種質(zhì)量特性，是產(chǎn)品性能的延伸和擴(kuò)展。這些事實(shí)引起美國軍方的高度重視，開始研究這些“意外”事故發(fā)生的規(guī)律，提出了可靠性的概念。其可靠性技術(shù)應(yīng)用主要靠國家標(biāo)準(zhǔn)推動，發(fā)布了一系列可靠性國家標(biāo)準(zhǔn)。 (2) 蒙特卡洛法 蒙特卡洛法的基本思想是：當(dāng)已知極限狀態(tài)方程中各基本隨機(jī)變量的分布時(shí)，利用隨機(jī)抽樣法產(chǎn)生一組相應(yīng)的隨機(jī)樣本，將其代入后可得到一個y的隨機(jī)樣本，如此反復(fù)進(jìn)行多次后，就得到y(tǒng)的一組隨機(jī)樣本。 (6) 故障樹分析法（FTA）故障樹分析法（FTA）是通過對可能造成系統(tǒng)故障的硬件、環(huán)境、人為因素進(jìn)行分析，畫出故障樹，從而確定產(chǎn)生故障原因的各種可能組合方式或其發(fā)生概率的一種分析方法。當(dāng)零件（部件）的強(qiáng)度大于應(yīng)力時(shí)，其能夠正常工作；當(dāng)零件（部件）的強(qiáng)度小于應(yīng)力時(shí)，其發(fā)生失效。 威布爾分布的有關(guān)可靠性特征量 ①三參數(shù)威布爾分布可靠性特征量 可靠度函數(shù) ②二參數(shù)