(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111537002.0 (22)申请日 2021.12.13 (71)申请人 中国航发北京航科发动机控制系统 科技有限公司 地址 102200 北京市昌平区科技园区利祥 路1号 (72)发明人 张海明　李伟军　赵旭　崔立芳　 武忠华　 (74)专利代理 机构 中国航空专利中心 1 1008 代理人 杜永保 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 30/25(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 111/08(2020.01)G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种基于粒子滤波的机械液压产品寿命预 测方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于粒子滤波的机械液 压产品寿命 预测方法。 将机械 液压产品长试数据 录入产品数据库， 调用产品数据库中的数据基于 粒子滤波算法进行长试试验产品寿命 预测， 当出 现产品故障特点预警时 自动给出预 警指示。 本发 明提高了模 型的泛化能力和预测的准确性， 且提 高了产品生产的质量和降低了发动机发生故障 的风险。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 114357863 A 2022.04.15 CN 114357863 A 1.一种基于粒子滤波的机械液压产品寿命预测方法,其特征在于： 将机械液压产品长 试数据录入产品数据库， 调用产品数据库中的数据基于粒子滤波算法进 行长试试验产品寿 命预测， 当出现产品故障特点预警时自动给 出预警指示。 2.根据权利要求1所述的基于粒子滤波的机械液压产品寿命预测方法,其特征在于， 所 述的粒子滤波算法是： 通过非参数化的蒙特卡洛模拟方法来实现递推贝叶斯滤波。 3.根据权利要求2所述的基于粒子滤波的机械液压产品寿命预测方法,其特征在于， 所 述的贝叶斯滤波为： 将状态估计视为一个概率推理过程， 即将目标状态的估计问题转换为 利用贝叶斯公式求 解后验概 率密度或滤波概 率密度， 进 而获得目标状态的最优 估计。 4.根据权利要求3所述的基于粒子滤波的机械液压产品寿命预测方法,其特征在于， 所 述的贝叶斯滤波过程 为： a1.假设存在系统： xk＝fk(xk‑1， vk‑1) yk＝hk(xk， nk) 其中， x为系统状态， y为测量到的数据， f、 h是状态转移函数和测量函数， v、 n为过程噪 声和测量噪声； b1.假设已知k ‑1时刻的概 率密度函数 是p(xk‑1|y1： k‑1)； c1.则预测状态xk出现的概 率为： 其中归一 化常数： p(yk|y1： k‑1)＝ ∫p(yk|xk)p(xk|y1： k)dxk‑1。 5.根据权利要求2所述的基于粒子滤波的机械液压产品寿命预测方法,其特征在于， 所 述的蒙特卡洛模拟方法过程如下： a2.假设从后验概率p(xn|Yn)中采集到N个独立样本{xn(1),xn(2),…,xn(N)}， 那么后验概 率的计算 为： 其中， δ(xn‑xn(i))为单位冲激函数； b2.估计出后验概率后， 基于当前状态的期望值进行滤波； 当前状态的期望值E[f(xn)] 为： 6.根据权利要求2所述的基于粒子滤波的机械液压产品寿命预测方法,其特征在于， 所 述的粒子滤波算法为： S1.重要性采样： 假设存在一个支撑粒子集{(xn(i)， wn(i))， i＝1,2, …,N}， 其中， xn(i)是 从重要性 概率密度函数中采样的粒子， 表示在n时刻第i个粒子的状态， wn(i)是其的权值； 那么后验概 率密度函数 可以表示 为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114357863 A 2其中， 根据蒙特卡洛思想， 当采样粒子数目非常大的时候， 就可以逼近概率密度函数， 那么f (xn)的期望为： 其中， 为归一化的权值； S2.序贯重要性采样： 假设重要性概率密度 函数为q(x0： n|y1： n)， 假设该密度函数可以分 解如下： q(x0： n|y1： n)＝q(x0： n‑1|y1： n‑1)q(xn|x0： n‑1， y1： n) 一般用有效粒子数Nef f来衡量粒子 权值的退化 程度， 有： 有效粒子 近似为： S3.重采样： 将权值较大的复制替代权值较小的粒子， 复制的原则根据权重按比例进行 分配； 根据 经过重采样之后变成 xn(j)表示的是从重要性密度函数中采样得到的粒子， j表示 其序号， N表示 其个数； xn(k)表示的是重采样以后留下来的不同的粒子， k表示 其序号， N'表示 其个数。 7.根据权利要求2所述的基于粒子滤波的机械液压产品寿命预测方法,其特征在于， 所 述的粒子滤波算法为： 对任意如下的状态方程：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114357863 A 3