[发明专利]连铸结晶器振动装置剩余寿命预测方法

权利要求书

1.一种连铸结晶器振动装置剩余寿命预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.获取待测连铸结晶振动装置的振动偏摆并将振动偏摆作为退化数据，其中，退化数据序列表示为Y_0：n＝{y₀，y₁，...y_n}，t_n为退化数据的第n个监测时刻点，y_n为t_n时刻所监测的退化数据；

S2.构建连铸结晶器振动装置退化模型：

Y(t)＝X(t)+ε(t)

其中，X(0)表示0时刻振动装置的退化状态，为反映退化趋势的漂移系数，为的参数向量，σ_B是反映退化过程波动程度的扩散系数，B(t)是标准布朗运动，Y(t)为t时刻监测的退化数据，ε(t)为测量误差；

并将退化数据序列Y_0：n所对应的隐含退化状态序列表示为：X_0：n＝{x₀，x₁，...x_n}；

S3.基于非线性函数回归算法确定退化模型中的漂移系数以及漂移系数的参数向量

S4.基于期望最大化EM算法对连铸结晶器振动装置退化模型的先验参数进行估计并确定出最优先验参数θ，其中，先验参数θ表示为：

μ₀和∑₀分别是x₀的期望与方差，f为漂移系数表达式的简写，表示测量误差的方差；

S5.构建剩余寿命概率密度模型，将先验参数代入到剩余寿命概率密度模型中计算剩余寿命概率值，找出概率值最大时所对应的剩余寿命作为连铸结晶器振动装置剩余寿命的最终预测值。

2.根据权利要求1所述连铸结晶器振动装置剩余寿命预测方法，其特征在于：步骤S3具体包括：

S31.构建漂移系数函数模型，包括以下三种：

第一种：参数向量

第二种：参数向量

第三种：参数向量

S32.以0＝t₀＜t₁＜…＜t_n为自变量，Y′_0：n＝{y₀-y₀，y₁-y₀，...y_n-y₀}为因变量，采用非线性回归算法对进行拟合，确定每一种漂移系数模型中的参数向量

S32.计算校正决定系数

其中：

其中，p为中的参数个数，为Y′_0：n的平均值，为回归函数在t_i时刻的取值，i＝0，1，2，…，n；

S32.找出在各个漂移系数函数模型中校正决定系数最大值所对应的漂移系数参数模型作为最终确定的漂移系数

3.根据权利要求1所述连铸结晶器振动装置剩余寿命预测方法，其特征在于：步骤S4中具体包括：

EM算法的E步：

S41.设置先验参数θ的初始值θ⁽⁰⁾：

其中，的取值为y₀；

S42.构建对先验参数θ的似然函数：

S42.确定EM算法中第j步迭代的先验参数估计值θ^(j)，然后基于先验参数估计值θ^(j)计算隐含变量X_0：n的条件期望Q(θ|θ^(j))，其中，其具体计算公式为：

其中：E()表示期望值且E()为的简写；

EM算法的M步：

S43.基于隐含变量X_0：n的期望Q(θ|θ^(j))，找出使期望Q(θ|θ^(j))最大的先验参数θ作为最优先验参数；

S44.重复EM算法的E步和M步直至收敛，其收敛条件为：

4.根据权利要求3所述连铸结晶器振动装置剩余寿命预测方法，其特征在于：通过如下方法确定出先验参数θ最优值：

其中，与采用Matlab中的fminsearch进行求解。