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第1章 绪论1

1.1引言1

1.1.1提高工业系统运行安全性是社会的迫切需求1

1.1.2工业系统的运行安全性受到国家高度重视与支持4

1.1.3故障诊断技术为系统安全可靠运行提供有力保障5

1.1.4信息融合是建立故障诊断与决策方法的必然选择5

1.2故障诊断技术发展概况6

1.2.1定性分析的方法7

1.2.2基于解析模型的方法9

1.2.3数据驱动的方法11

1.3基于信息融合的故障诊断与决策方法14

1.4证据理论的最新进展为融合诊断技术提供推动力17

参考文献19

第2章 Dempster-Shafer证据理论28

2.1引言28

2.2 Dempster-Shafer证据理论的基本原理28

2.2.1证据理论的基本概念28

2.2.2证据折扣因子30

2.2.3可传递信度模型30

2.2.4证据的随机集表示与随机集扩展准则31

2.3证据理论中的融合决策准则33

2.4证据理论中的新进展34

2.4.1区间值信度结构34

2.4.2证据更新规则36

2.4.3证据推理与置信规则库推理38

2.5本章小结42

参考文献43

第3章 基于区间值信度结构的信息融合故障诊断方法45

3.1引言45

3.2基于随机集似然测度的故障模式匹配方法46

3.2.1故障样板模式及待检模式隶属度函数的确定47

3.2.2基于随机集似然测度的故障模式匹配方法48

3.3基于MLHS从匹配区间中生成区间证据的方法50

3.4基于区间型诊断证据融合的故障决策54

3.5故障诊断实例54

3.6本章小结59

参考文献59

第4章 基于证据相似性度量的冲突性区间证据融合方法61

4.1引言61

4.2区间证据的冲突及其对融合结果的影响62

4.3基于区间证据相似性的冲突证据度量及融合63

4.3.1扩展型Pignistic概率转换63

4.3.2基于区间欧氏距离的区间证据相似性度量64

4.3.3修正后区间证据的融合65

4.4典型算例分析65

4.5本章小结68

参考文献68

第5章 基于条件化证据线性更新的单变量报警器优化设计方法70

5.1引言70

5.2工业系统异常检测与报警器设计中的性能指标73

5.2.1 FAR、MAR和AAD的一般性定义73

5.2.2常用报警器设计方法中的FAR、MAR和AAD概率定义77

5.3基于条件化证据线性更新的报警器优化设计78

5.3.1基于模糊阈值获取报警证据79

5.3.2基于证据距离的线性更新组合权重优化81

5.4基于全局报警证据的报警决策85

5.5实验验证与对比分析88

5.6本章小结97

参考文献98

第6章 基于证据可靠性评估的多变量报警证据融合方法101

6.1引言101

6.2基于Pignistic概率距离的证据可靠性折扣因子优化方法102

6.3多变量报警证据融合与报警决策104

6.3.1单变量报警证据可靠性折扣因子的优化105

6.3.2基于Dempster证据组合规则的多变量报警证据在线融合107

6.4仿真实验与对比分析107

6.5本章小结119

参考文献120

第7章 基于扩展型类Jeffery证据更新的故障诊断方法121

7.1引言121

7.2扩展型类Jeffery证据更新规则122

7.3基于扩展型类Jeffery证据更新规则的动态诊断方法123

7.3.1生成诊断证据的模糊规则推理方法124

7.3.2基于扩展型类Jeffery证据更新规则的动态诊断131

7.3.3基于Pignistic概率的故障决策131

7.4高速铁路典型轨道电路系统功能及其故障特点132

7.5轨道电路的仿真模型与故障模拟134

7.5.1轨道电路Simulink仿真模型134

7.5.2故障模拟与故障特征设置135

7.6轨道电路软故障诊断实验137

7.6.1通过故障模拟生成故障特征样本集合137

7.6.2构建模糊规则库140

7.6.3利用待检样本进行模糊推理获得诊断证据141

7.6.4基于证据更新的动态诊断与故障决策142

7.6.5诊断结果的对比分析143

7.7本章小结144

参考文献144

第8章 静态融合与动态更新相结合的故障诊断方法146

8.1引言146

8.2证据的精细化折扣148

8.3基于静态融合与动态更新的故障诊断150

8.3.1局部诊断证据的静态融合及基于信度静态收敛指标的折扣因子系数优化151

8.3.2基于条件化证据线性更新规则的更新后诊断证据获取152

8.3.3基于故障信度动态收敛指标的更新权重系数优化155

8.4基于全局诊断证据的故障决策157

8.5故障诊断实例158

8.5.1静态融合中局部诊断证据折扣因子的优化158

8.5.2动态更新中相似性参数a及更新权重系数的优化159

8.5.3针对测试样本的诊断实验及其对比分析161

8.6本章小结164

参考文献165

第9章 基于相关证据融合的动态系统状态估计方法167

9.1引言167

9.2证据相关性因子及相关证据融合168

9.3基于相关证据融合的动态系统状态估计170

9.3.1噪声有界下的动态系统模型170

9.3.2基于相关证据融合的动态系统状态估计算法171

9.4液位状态估计中的应用175

9.4.1液位仪结构及液位测量原理176

9.4.2动态系统建模178

9.4.3液位状态估计实验178

9.5本章小结184

参考文献184

第10章 基于可传递信度模型的电路性能可靠性评估方法186

10.1引言186

10.2电路性能可靠性评估模型及蒙特卡罗方法187

10.2.1性能可靠性评估的概率模型187

10.2.2系统可靠度的蒙特卡罗估计方法188

10.3基于可传递信度模型的电路系统可靠度近似估计189

10.3.1构造电路参数随机集形式的证据190

10.3.2构造性能函数输出的Pignistic近似累积概率分布192

10.4 Pignistic近似估计的误差分析194

10.5高速铁路轨道电路调谐单元性能可靠性评估实例196

10.5.1轨道电路调谐单元的工作原理196

10.5.2轨道电路调谐单元性能可靠性评估198

10.6本章小结206

参考文献206

第11章 基于置信规则库推理的电路性能可靠度估计方法208

11.1引言208

11.2电路性能可靠度估计的置信规则库模型209

11.2.1 BRB系统输入和输出参考值的构建210

11.2.2基于ER算法的BRB推理方法211

11.2.3 BRB的优化模型212

11.3高速铁路轨道电路性能可靠度估计实例213

11.3.1轨道电路L2C2串联共振电路工作原理213

11.3.2 L2C2串联共振电路性能可靠度估计214

11.4本章小结217

参考文献217

第12章 基于置信规则库推理的轨道高低不平顺故障检测方法219

12.1引言219

12.2轨道高低不平顺故障及其影响分析220

12.2.1轨道几何不平顺的分类220

12.2.2轨道高低不平顺及其对机车的影响221

12.3基于置信规则库推理的轨道高低不平顺故障检测222

12.3.1 BRB系统的输入与输出量分析222

12.3.2 BRB系统输入与输出参考值的确定224

12.3.3初始BRB系统的建立225

12.3.4初始BRB系统的优化226

12.3.5优化后BRB系统高低不平顺安全等级检测结果测试229

12.4本章小结230

参考文献231

第13章 基于可分性测度的置信规则库构建及轨道高低不平顺幅值估计方法233

13.1引言233

13.2基于可分性测度的BRB系统输入参考值区间划分234

13.2.1带权邻接矩阵的计算234

13.2.2输入参考值区间的划分235

13.3基于BRB系统输入输出参考值可分关系的BRB构建238

13.4初始BRB系统的优化241

13.5优化后BRB系统高低不平顺幅值估计结果的测试与比较244

13.6本章小结246

参考文献246

第14章 基于证据推理规则的信息融合故障诊断方法247

14.1引言247

14.2基于故障样本似然函数归一化的诊断证据获取方法248

14.3诊断证据可靠性因子的获取方法250

14.4基于双目标优化模型的证据重要性权重训练方法250

14.5故障诊断实例253

14.5.1实验设置253

14.5.2求取诊断证据及其可靠性因子253

14.5.3求取诊断证据的权重256

14.5.4测试与分析264

14.6本章小结264

参考文献265