主要内容

predictRUL

估计测试组件的剩余使用寿命

描述

predictRUL函数估计测试组件的剩余有用寿命(RUL),给定一个评估模型,以及关于其使用时间和退化情况的信息。在预测RUL之前,您必须首先使用有关类似组件(例如按照相同规格制造的多台机器)的集成的健康状况的历史数据配置您的评估模型。要做到这一点,使用合身功能。

使用predictRUL,你可以估计以下类型的估计模型的剩余使用寿命:

  • 退化模型

  • 生存模式

  • 相似模型

有关说明RUL预测的基本示例,请参见当数据到达时更新RUL预测

有关使用这些模型预测剩余使用寿命的一般信息,请参阅使用RUL估计模型进行RUL估计

例子

estRUL= predictRUL (mdl数据使用相似模型估计组件的剩余使用寿命mdl的退化特征剖面数据数据包含从组件的生命周期到当前生命周期的特性度量。

estRUL= predictRUL (mdl数据界限使用相似模型和中指定的特性边界估计组件的剩余有用寿命界限

例子

estRUL= predictRUL (mdl阈值使用劣化模型估算组件的rulmdl以及存储在其中的当前生命时间变量的值mdl.RUL是模型预测响应达到阈值之前的剩余时间阈值

例子

estRUL= predictRUL (mdlusageTime使用可靠性生存模型估计组件的RULmdl以及组件的当前使用时间。

例子

estRUL= predictRUL (mdl协变量使用协变量生存模型估计一个组件的RULmdl以及组件的当前协变量值。

例子

estRUL= predictRUL (___名称,值使用一个或多个名称-值对参数指定其他选项。

[estRULciRUL] = predictrul(___返回与RUL估计相关的置信区间。

例子

[estRULciRULPDFRUL.] = predictrul(___返回RUL估计的概率密度函数。

[estRULciRULPDFRUL.histRUL] = predictrul(___使用相似性模型估计RUL时返回组件相似度分数的直方图。

例子

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负荷训练数据。

负载('pairwisetrainvectors.mat'

训练数据是列向量的单元格数组。每个列向量是组件的劣化特征配置文件。

创建具有默认设置的成对相似模型。

mdl = pairwiseSimilarityModel;

使用培训数据列车相似模型。

fit (mdl pairwiseTrainVectors)

加载观察数据。

负载(“linTestData.mat”“linTestData1”

对于本例,假设训练数据不是历史数据,而是组件状态的实时观测数据。

基于退化特性限制的知识,定义一个阈值条件指示器,指示组件的寿命结束。

阈值= 60;

建立线性退化模型,任意先验分布数据和指定的噪声方差。另外,指定观察数据的生存时间和数据变量名称。

mdl = linearDegradationModel ('theta',1,“ThetaVariance”,1e6,“NoiseVariance”, 0.003,...“LifeTimeVariable”“时间”'datavariables'“条件”...“LifeTimeUnit”“小时”);

观察部件状态50小时,每次观测后更新退化模型。

为了我= 1:50更新(mdl linTestData1(我,:));结尾

50几小时,使用存储在模型中的当前寿命时间值来预测组件的rul。

Estrul = predictrul(MDL,阈值)
estRUL =期间50.301人力资源

估计的RUL约为50小时,这表明总的预计寿命约为100小时。

负荷训练数据。

负载(“expTrainTables.mat”

培训数据是表的小区数组。每个表是组件的劣化功能配置文件。每个档案包括生命时间测量“小时”变量和相应的退化特征的测量“条件”变量。

创建指数衰减模型,指定生命周期变量单元。

mdl = exponentialDegradationModel(“LifeTimeUnit”“小时”);

使用训练数据训练退化模型。指定生命周期和数据变量的名称。

适合(MDL,Exptraintables,“时间”“条件”

负载测试数据,它是测试组件的运行到故障降级配置文件。测试数据是与训练数据具有相同寿命和数据变量的表格。

负载(“expTestData.mat”

基于退化特性限制的知识,定义一个阈值条件指示器,指示组件的寿命结束。

阈值= 500;

假设您每小时测量一次组件状态指示器,持续150小时。用每个测量值更新训练过的退化模型。然后,预测组件在150小时的剩余使用寿命。RUL是退化特性将通过指定阈值的预测时间。

为了t = 1:150 update(mdl,expTestData(t,:)))结尾Estrul = predictrul(MDL,阈值)
estRUL =期间136.45人力资源

估计的RUL就在附近137几小时,表示总预测的寿命287个小时。

负荷训练数据。

负载(“covariateData.mat”

这个数据包含电池放电时间和相关的协变量信息。协变量为:

  • 温度

  • 负载

  • 制造商

制造商信息是必须编码的分类变量。

创建一个协变量生存模型,并使用训练数据对其进行训练。

mdl = covariatesurvivalmodel(“LifeTimeVariable”“DischargeTime”“LifeTimeUnit”“小时”...'datavariables', (“温度”“负载”“制造商”],'Encodedvariables'“制造商”);fit (mdl covariateData)
成功收敛:梯度范数小于OPTIONS。TolFun

假设你有一个由制造商生产的电池组B.这已经跑了30.个小时。创建包含使用时间的测试数据表,DischargeTime和测量的环境温度,TestAmbientTemperature,和电流,TestBatteryLoad

TestBatteryLoad = 25;TestAmbientTemperature = 60;DischargeTime =小时(30);TestData =时间表(TestAmbientTemperature TestBatteryLoad,“B”“RowTimes”,小时(30));testdata.properties.variablenames = {'温度'“负载”'制造商'};TestData.Properties。DimensionNames {1} =“DischargeTime”;

预测电池的rul。

TestData estRUL = predictRUL (mdl)
estRUL =期间38.332人力资源

绘制电池的协变量数据的生存函数。

情节(mdl TestData)

图中包含一个轴对象。以生存函数图为标题的坐标轴对象包含2个楼梯类型的对象。这些对象表示基线生存函数,当前生存函数。

负荷训练数据。

负载(“reliabilityData.mat”

这个数据是的列向量期间对象表示电池放电时间。

建立可靠性生存模型,指定寿命时间变量和寿命时间单位。

mdl = reliabilitySurvivalModel (“LifeTimeVariable”“DischargeTime”“LifeTimeUnit”“小时”);

使用训练数据训练生存模型。

fit (mdl reliabilityData)

预测新组件的寿命,并获得估计的概率分布函数。

[estRUL, ciRUL pdfRUL] = predictRUL (mdl);

绘制概率分布图。

酒吧(pdfRUL.RUL pdfRUL.ProbabilityDensity)包含(“剩余使用寿命(小时)”)XLIM(小时([40 90]))

图中包含一个轴对象。axis对象包含一个bar类型的对象。

通过提供用于预测的容器数量和容器大小来改进分布视图。

[estrul,cirul,pdfrul] = predictrul(mdl,“BinSize”, 0.5,“NumBins”, 500);酒吧(pdfRUL.RUL pdfRUL.ProbabilityDensity)包含(“剩余使用寿命(小时)”)XLIM(小时([40 90]))

图中包含一个轴对象。axis对象包含一个bar类型的对象。

预测运行了50个小时的组件的RUL。

[estrul,cirul,pdfrul] = predictrul(mdl,小时(50),“BinSize”, 0.5,“NumBins”, 500);酒吧(pdfRUL.RUL pdfRUL.ProbabilityDensity)包含(“剩余使用寿命(小时)”)XLIM(小时([0 40]))

图中包含一个轴对象。axis对象包含一个bar类型的对象。

输入参数

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剩余有用的生命预测模型,指定为以下模型之一。

有关不同模型类型以及何时使用它们的更多信息,请参见剩余使用寿命预测模型

使用相似模型估计RUL的退化特征概要,在组件的生命周期到其当前生命周期期间进行测量,指定为以下其中之一:

  • N+ 1)——-m数字数组,N是多少特征和m是特征测量的数量。在每行中,第一列包含使用时间,剩余列包含相应的劣化特征测量。功能的顺序必须匹配指定的顺序DataVariables财产mdl

  • 表格时间表对象。表必须包含具有与字符串匹配的名称的变量DataVariablesLifeTimeVariable的属性mdl

数据适用于当mdl是一个hashSimilarityModelpairwiseSimilarityModel,或ResidualsimarilityModel., 目的。

劣化特征界限,其指示组件的有效寿命,指定为一个N2数组,N是退化特征的数量。为一世特征,范围(我,1)特征的下界是和吗范围(我,2)是上限。功能的顺序必须匹配指定的顺序DataVariables财产mdl

选择界限基于您对降级特性的允许界限的了解。

界限适用于当mdl是一个hashSimilarityModelpairwiseSimilarityModel,或ResidualsimarilityModel.对象。

退化模型的数据变量阈值限制,指定为标量值。剩余的有用寿命是模型的预测响应达到阈值之前的剩余时间。

标志θ财产mdl指示退化的发展方向。如果θ是:

  • 积极的,然后阈值退化特征的上界是什么

  • 负的,然后阈值退化特性的下界是什么

选择阈值基于您对降级特性的允许界限的了解。

阈值适用于当mdl是一个linearDegradationModelexponentialDesgradationModel.对象。

组件的当前使用时间,指定为标量值或期间对象。单位usageTime必须与LifeTimeUnit财产mdl

组件的当前协变量值和使用时间,指定为a:

  • 行向量,其第一列包含使用时间。其余的列只指定组件的协变量值,而不是生命周期值。协变量值的数量必须与估计时使用的协变量数据列的数量和顺序相匹配mdl使用合身

  • 表格时间表一行。表中必须包含LifeTimeVariableDataVariables,CensorVariable的属性mdl

如果协变量数据包含编码变量,则必须指定协变量用一个表格时间表

名称 - 值参数

指定可选的逗号分离对名称,值参数。的名字是参数名称和价值为对应值。的名字必须出现在引号内。可以以任意顺序指定多个名称和值对参数Name1, Value1,…,的家

例子:0.2α,将预测置信区间设置为0.2 / 21-0.2/2百分位区域。

计算置信水平ciRUL,指定为逗号分隔的对,由“α”和0-1范围内的标量值。predictRUL计算置信区间为α/21-α/2百分位区域。

用于评估的容器数量PDFRUL.,指定为逗号分隔的对,由“NumBins”一个正整数。这个论点适用于以下情况mdl是退化模型或生存模型。

用于确定料仓大小的寿命计算PDFRUL.,指定为逗号分隔的对,由“BinSize”一个正标量或者a期间对象。这个论点适用于以下情况mdl是一种退化模型或可靠性生存模型。

生存函数转换方法,用于产生协变量效果模型的概率密度函数,指定为逗号分离对“方法”和以下之一:

  • “经验”- 产生PDFRUL.通过求经验累积分布函数的梯度。累积分布函数为1-S.T.,在那里S.T.)是生存功能。

  • “威布尔”- 产生PDFRUL.通过拟合威布尔分布到生存功能。

有关生存函数的更多信息,请参见covariateSurvivalModel

输出参数

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估计剩余的组件使用寿命,作为标量返回。返回的值位于寿命变量的单位,如所示LifeTimeUnit财产mdl

置信区间estRUL,作为两个元素的行向量返回。使用α

RUL概率密度函数,返回为时间表如果寿命变量mdl是基于时间的,还是作为一个表格除此以外。

使用的寿命predictRUL当计算概率密度函数时,取决于您指定的RUL模型的类型。如果mdl是一个:

  • 劣化模型,那么寿命是[usageTimeusageTime+BinSize*NumBins].

  • 可靠性生存模型,则寿命为[T.T.+BinSize*NumBins),T.是使用的使用时间usageTime

  • 协变量生存模型,则寿命为Linspace(T1,T2,NumBins,在那里(T1, T2)是由此确定的组件的寿命范围BaslineCumulativeHazard财产mdl

  • 相似性模型,则生命周期取决于搜索算法找到的最近邻的生命周期。例如,如果numnearestneighbors.财产mdl1010个最近的邻居的寿命在10个月到3年之间,然后在这个范围内找到故障时间的直方图。predictRUL然后使用核平滑方法对原始直方图数据拟合一个概率密度函数。

直方图绘制的原始相似度评分,返回为时间表如果寿命变量mdl是基于时间的,还是作为一个表格除此以外。histRUL有以下变量:

  • “原则”-用于拟合的参数的历史组件的剩余使用寿命值mdl

  • “NormalizedDistanceScore”-将测试分量与用于拟合参数的历史分量进行比较获得的相似度评分mdl

数据的直方图histRUL不合身的版本是PDFRUL..在MATLAB中绘制直方图®命令行,键入:

栏(histRUL.RUL histRUL.NormalizedDistanceScore)

histRUL返回的时候mdl是一个hashSimilarityModelpairwiseSimilarityModel,或ResidualsimarilityModel.对象。

兼容性的考虑

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不建议从R2018b开始

扩展功能

在R2018A介绍