[发明专利]基于主成分分析和双指数模型的斩波器剩余寿命预测方法

说明书

本发明公开了基于主成分分析和双指数模型的斩波器剩余寿命预测方法，包括以下步骤：S1、通过主成分分析方法获得T²统计量的历史值组成的曲线，即T²曲线；S2、采用非线性最小二乘法辨识双指数模型的参数；S3、通过辨识获得的双指数模型对T²曲线预测；S4、双指数模型的值第一次达到指定阈值时的时刻减去当前时刻，即为当前时刻斩波器的剩余寿命。本发明通过主成分分析方法获得T²曲线，并通过非线性最小二乘法辨识双指数模型的参数，通过辨识获得的双指数模型对T²曲线预测，实现斩波器的剩余寿命预测，具有检测简单、可靠性高的优点。

技术领域

本发明属于磁悬浮列车技术领域，具体涉及基于主成分分析和双指数模型的斩波器剩余寿命预测方法。

背景技术

随着磁悬浮列车的普及，悬浮系统的安全性和可靠性越来越受到关注，其中斩波器是悬浮系统的核心部件。在磁浮列车运行过程中，一旦斩波器发生故障，列车将无法运行。如果能在斩波器故障发生前对系统进行剩余寿命预测，将很大程度上避免这类事情发生。因此，如何准确实现斩波器的剩余寿命预测是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于主成分分析和双指数模型的斩波器剩余寿命预测方法，利用主成分分析方法获得T²曲线，双指数模型对T²曲线预测，实现斩波器剩余寿命预测，具有检测简单、可靠性高的优点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：提供基于主成分分析方法和双指数模型的斩波器剩余寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过主成分分析方法获得T²统计量的历史值组成的曲线，即T²曲线；

S2、采用非线性最小二乘法辨识双指数模型的参数；

S3、利用通过辨识获得的双指数模型对T²曲线预测；

S4、双指数模型的值第一次达到指定阈值时的时刻减去当前时刻，即为当前时刻斩波器的剩余寿命。

作为进一步的改进，所述主成分分析方法的模型通过如下步骤建立：

(1)假设由N个样本和M个变量组成训练数据集Y，Y的表达式如下：

Y＝(y_i)∈C^M×N (1)

式中，C^M×N表示M行N列的矩阵合集，i＝1,2,...,N，y_i表示训练数据集合Y中已获得的测试数据；

(2)设定N个样本的均值为0，方差为1；

(3)定义Y的协方差为：

式中，Y^T为Y的转置矩阵；

且依据主成分分析方法Y的协方差亦通过如下公式表达：

式中，P_pc表示主成分部分，P_res表示残差部分，Λ_pc表示主成分部分的特征值，Λ_res表示残差部分的特征值,P_pc^T为P_pc的转置矩阵，P_res^T为P_res的转置矩阵，其中：

P_pc＝[p₁,...,p_γ]∈R^M×γ (4)