[发明专利]一种计算机联锁系统服役寿命预测评估方法

权利要求书

1.一种计算机联锁系统服役寿命预测评估方法，其特征在于，该方法的关键步骤包括：

步骤(1)，对二乘二取二型和双机热备型两种计算机联锁系统，建立相应的寿命预测评估神经网络结构模型；

步骤(2)，确定寿命预测评估神经网络结构模型的传递函数和输出函数；

步骤(3)，对寿命预测评估神经网络结构模型中心神经元宽度进行优化；

步骤(4)，对寿命预测神经网络结构模型的输入矢量格式进行约束，根据系统类型选择相应的神经网络结构模型计算系统服役寿命。

2.按照权利要求1所述的计算机联锁系统服役寿命预测评估方法，其特征在于，所述步骤(1)中的二乘二取二型计算机联锁系统由操作表示机(2-1)、联锁机(2-2)、驱采机(2-3)、采集单元(2_4)、驱动单元(2-5)、维修机及其它(2-6)组成；两系的操作表示机(2-1)相连，并与维修机及其它(2-6)相连，同时与两系联锁机(2-2)交叉互连；联锁机(2-2)向上与操作表示机(2-1)相连，向下与两系驱采机(2-3)交叉互连；采集单元(2_4)、驱动单元(2-5)向上与各自系驱采机相连，向下连接接口配线；基于二乘二取二型计算机联锁系统的容错原理，对应的寿命预测评估神经网络结构模型包含输入层、模式层、求和层、故障预测层、部件寿命层和系统寿命层，共六层；输入矢量分为六组，自上向下依次是操作表示层、I系联锁机、I系执表层、II系联锁机、II系执表层、维修机及其它层，其中输入矢量按组一一对应接入输入层，六层网络模型从左至右依次全连接；同时，在部件寿命层，I系执表层对应神经元和II系执表层对应神经元的输出同时接入I系联锁机对应的神经元，并且II系执表层对应神经元和I系执表层对应神经元的输出也同时接接入II系联锁机对应的神经元。

3.按照权利要求1所述的计算机联锁系统服役寿命预测评估方法，其特征在于，所述步骤(1)中的双机热备型计算机联锁系统由操作表示机(4-1)、联锁机(4-2)、采集单元(4-3)、驱动单元(4_4)和维修机及其它(4-5)组成；两系的操作表示机(4-1)相连，并与维修机及其它(4-5)相连，同时与两系联锁机(4-2)交叉互连；联锁机(4-2)向上与操作表示机(4-1)相连，联锁机(4-2)向下与各自系的采集单元(4-3)、驱动单元(4_4)相连，采集单元(4-3)、驱动单元(4-4)向下连接接口配线和通道防雷；基于双机热备型计算机联锁系统的容错原理，对应的寿命预测评估神经网络结构模型包含六层，从左至右依次是输入层、模式层、求和层、故障预测层、部件寿命层和系统寿命层；输入矢量分为六组，自上向下依次是操作表示层、I系联锁机、I系执表层、II系联锁机、II系执表层、维修机及其它层，输入矢量按组一一对应接入输入层，六层网络模型从左至右依次全连接；同时，在部件寿命层，I系执表层与I系联锁机共用对应的神经元，II系执表层与II系联锁机共用对应的神经元，在这一层I系与II系之间没有交叉。

4.按照权利要求1所述的计算机联锁系统服役寿命预测评估方法，其特征在于，所述步骤(2)的寿命预测评估神经网络结构模型的神经元传递函数和输出函数，模式层的神经元传递函数为，

求和层的神经元传递函数为，

其中，X为网络输入变量，即X＝[x₁，x₂，...，x_n]^T；X_i为第i个神经元对应的学习样本，σ为中心神经元的宽度，可以表示传递函数的影响范围；由前面两个公式可得出，神经网络寿命输出函数为

。

5.按照权利要求1所述的计算机联锁系统服役寿命预测评估方法，其特征在于，所述步骤(3)的中心神经元宽度的计算方法，将传统神经网络的神经元传递函数中的σ扩展为矢量矩阵[σ₁，σ₂，...，σ_n]，其元素分别代表了一个中心神经元的宽度，n为隐含层神经元的数目；用粒子群优化算法对于中心神经元的宽度矢量矩阵[σ₁，σ₂，...，σ_n]进行参数寻优，适应度函数为训练样本或验证样本的均方误差，通过迭代得到均方根误差最小时对应的宽度，这里均方误差定义为：

其中，N_T为样本的数目；t为样本的实际输出；X_i为第i个神经元对应的学习样本；y(X_i)为第i个神经元对应的学习样本X_i的模型输出，通过迭代寻找使均方根误差最小的宽度，也就是优化目标，将神经网络中的隐含层神经元宽度视为优化单位，分别进行参数寻优之后再加入到神经网络中。