【摘 要】
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传感器测量精度的持续提高和嵌入式设备功能的不断完善为预测和健康管理系统（Prognostics and Healthy Management,PHM）应用提供了硬件支撑。PHM系统中的故障诊断方法是装备全生命周期状态检测的关键,齿轮箱是部队装备中典型的易损机械部件,且齿轮箱作为常见的旋转机械,广泛应用于各个领域,本文的研究重点是配有PHM的齿轮箱全生命周期维修保障问题。首先,对PHM的概念及其流程
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传感器测量精度的持续提高和嵌入式设备功能的不断完善为预测和健康管理系统（Prognostics and Healthy Management,PHM）应用提供了硬件支撑。PHM系统中的故障诊断方法是装备全生命周期状态检测的关键,齿轮箱是部队装备中典型的易损机械部件,且齿轮箱作为常见的旋转机械,广泛应用于各个领域,本文的研究重点是配有PHM的齿轮箱全生命周期维修保障问题。首先,对PHM的概念及其流程进行介绍,设计了概念模型。概念模型构建了装备的五域联动,即“任务域、监控域、预测域、分析域、仿真域”。提出了装备维修保障能力评估指标,对齿轮箱维修保障规则、参与任务剖面、齿轮箱全生命周期成本构成进行介绍,由此得到配有PHM的装备齿轮箱全生命周期保障概念模型。其次,在概念模型的基础上,提出了装备齿轮箱故障诊断方法（PF-PCASVM）,包括基于粒子滤波（Particle Filter,PF）的降噪算法、主元分析法（Principal Component Analysis,PCA）和基于支持向量机（Support Vector Machine,SVM）的故障诊断算法。为了验证该方法的有效性,利用三折交叉验证法对诊断模型的诊断精度进行验证。该方法与PF-BP等5种算法进行了比较,结果表明,本文提出的PF-PCA-SVM方法的准确度比PF-BP方法提高了8.34%,因此该方法更适用于齿轮箱的故障诊断。最后,利用仿真平台针对符合浴缸型故障曲线的齿轮箱全生命周期维修保障流程,开发了仿真评估模型。仿真评估模型对齿轮箱从部队列装、执行任务、执行维修保障的全过程进行模拟,在模拟过程中,统计了全生命周期的费用和装备的可用度指标。为了评估PHM系统的效能,利用仿真实验将PHM保障方式和摩托小时数保障方式进行对比,分析了不同保障方式对保障指标的影响。
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