魏琨竺，包彬彬，茆志偉，梁兆熙，魏東海

（1.北京化工大學(xué) 發(fā)動(dòng)機(jī)健康監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；

2.中核武漢核電運(yùn)行技術(shù)股份有限公司，武漢 430223； 3.北京市第八十中學(xué)，北京 100102）

核電廠應(yīng)急柴油機(jī)組是站內(nèi)應(yīng)急設(shè)備，要求其在失去廠外供電的情況下能保證核電站反應(yīng)堆專設(shè)安全設(shè)施能夠及時(shí)正常運(yùn)行。應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組在核電站內(nèi)屬于一級(jí)安全設(shè)備。依據(jù)核電站的安全準(zhǔn)則，當(dāng)緊急事故發(fā)生時(shí)，應(yīng)急柴油機(jī)必須在10秒內(nèi)快速啟動(dòng)并輸出額定功率。這對(duì)應(yīng)急柴油機(jī)的啟動(dòng)性能提出了很高的要求。

目前，柴油機(jī)啟動(dòng)性能的分析研究主要集中在兩點(diǎn)：環(huán)境因素的影響和設(shè)計(jì)參數(shù)的影響。杜遙[2]等研究了高原環(huán)境對(duì)電站發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的影響以及對(duì)策；徐余慧[3]等研究了柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組在南極惡劣的低溫低壓環(huán)境下啟動(dòng)困難和運(yùn)行效率低下的問(wèn)題。當(dāng)前對(duì)于核電站應(yīng)急柴油機(jī)啟動(dòng)過(guò)程的研究相對(duì)比較少，周國(guó)強(qiáng)等[4]對(duì)應(yīng)急柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)間的影響因素進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)Ready信號(hào)邏輯判據(jù)由頻率改變?yōu)檗D(zhuǎn)速之后，能夠較好地解決頻率信號(hào)處理時(shí)的延遲問(wèn)題；Lim等[5]針對(duì)多因素導(dǎo)致的應(yīng)急柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了深入研究；Arroyo等[6]利用振動(dòng)和聲發(fā)射技術(shù)對(duì)應(yīng)急柴油機(jī)進(jìn)行了故障診斷的研究。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的考察以及相關(guān)資料的查閱發(fā)現(xiàn)，目前啟動(dòng)時(shí)間和熱工參數(shù)仍是應(yīng)急柴油機(jī)啟動(dòng)性能判定的主要依據(jù)，即對(duì)機(jī)組進(jìn)行定期實(shí)驗(yàn)，通過(guò)判斷柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)間和介質(zhì)（空氣、冷卻水、潤(rùn)滑油）的溫度、壓力等性能參數(shù)是否處于允許的合理范圍內(nèi)來(lái)評(píng)估機(jī)組的健康狀態(tài)。但核電站應(yīng)急柴油機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在快速啟動(dòng)過(guò)程中，啟動(dòng)時(shí)間一旦超出規(guī)定限制或參數(shù)顯示異常，僅僅利用熱工參數(shù)難以對(duì)問(wèn)題進(jìn)行有效排查。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法是一種以數(shù)據(jù)為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)利用研究對(duì)象的在線和離線數(shù)據(jù)，以統(tǒng)計(jì)理論、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)作為理論指導(dǎo)，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯方法等機(jī)器學(xué)習(xí)方法分析數(shù)據(jù)內(nèi)部包含的信息，總結(jié)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)深層關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)、監(jiān)控、診斷、決策和優(yōu)化等的各種期望功能的方法[7]。代耀宗[8]等人運(yùn)用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的評(píng)估方法，分析了戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的要素并構(gòu)建行動(dòng)效能影響因素模型，完成了基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的作戰(zhàn)行動(dòng)效能評(píng)估研究工作，最終通過(guò)一個(gè)實(shí)例展示了評(píng)估過(guò)程。馬歡和車敏[9]采用基于層次分析-模糊綜合評(píng)估的數(shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)效能評(píng)估模型，將指標(biāo)的定量測(cè)量和定性分析相結(jié)合，從作戰(zhàn)應(yīng)用能力的角度對(duì)數(shù)據(jù)鏈的態(tài)勢(shì)共享能力進(jìn)行分析評(píng)估，得到了態(tài)勢(shì)共享能力的總體評(píng)價(jià)結(jié)論。吳軍[10]等人針對(duì)軸承性能衰退狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的故障信號(hào)微弱問(wèn)題，提出了一種基于自適應(yīng)噪聲完備集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的滾動(dòng)軸承性能衰退狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)利用斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)系數(shù)和主成分分析的特征融合，獲得了表征滾動(dòng)軸承性能衰退狀態(tài)的健康指數(shù)，該方法可以較準(zhǔn)確地識(shí)別滾動(dòng)軸承性能衰退狀態(tài)。

因此，本文提出一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的柴油機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法。首先連續(xù)采集啟動(dòng)階段每個(gè)工作周期信號(hào)，通過(guò)對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的分析實(shí)現(xiàn)角域精確重采樣；然后提取能夠表征啟動(dòng)過(guò)程工作狀態(tài)的特征參數(shù)并進(jìn)行歸一化處理；再確定特征參數(shù)的權(quán)重系數(shù)，計(jì)算特征參數(shù)的健康等級(jí)隸屬度，可對(duì)應(yīng)急柴油機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。

1 非穩(wěn)定工況角域精確重采樣方法

角度域分析是一種將信號(hào)與參考旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以完成時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為角度域信號(hào)的分析方法[11]。角度域分析可根據(jù)系統(tǒng)周期特性對(duì)角度域的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，因此角域分析可作為對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行分析的重要方法之一。完成準(zhǔn)確的角度域重采樣工作是完成角度域特征分析的保障，即將時(shí)域信號(hào)精確轉(zhuǎn)化到角域。當(dāng)柴油機(jī)處于穩(wěn)態(tài)工況時(shí)，采用將鍵相信號(hào)（平均轉(zhuǎn)速）進(jìn)行線性轉(zhuǎn)化的方法可以基本滿足故障診斷角度域分析的精度要求，然而當(dāng)柴油機(jī)處于快速啟動(dòng)過(guò)程這種瞬變工況時(shí)，瞬時(shí)轉(zhuǎn)速將持續(xù)增大并有大幅波動(dòng)。圖1比較了柴油機(jī)處于快速啟動(dòng)升速階段時(shí)某一工作周期的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和平均轉(zhuǎn)速。

圖1 啟動(dòng)階段瞬時(shí)轉(zhuǎn)速與平均轉(zhuǎn)速對(duì)比圖

可以看出，曲軸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速在一個(gè)工作周期里有持續(xù)的直流增量，且不斷波動(dòng)。若仍采用基于鍵相的線性轉(zhuǎn)化方法，則很有可能引起較大的相位偏差[12]，因此本文利用基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的角域精確重采樣方法，為角域特征的準(zhǔn)確提取奠定了基礎(chǔ)。

柴油機(jī)在活塞做功行程上止點(diǎn)附近位置會(huì)有顯著發(fā)火沖擊。如圖2所示。

圖2 基于2種方法計(jì)算的啟動(dòng)升速階段角域波形輪廓圖

圖2分別為通過(guò)平均轉(zhuǎn)速和瞬時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算得到的波形輪廓圖（本文以A7缸為例，根據(jù)發(fā)火順序和發(fā)火間隔角度以及鍵相安裝位置，計(jì)算出缸內(nèi)點(diǎn)火活塞上止點(diǎn)在72°），不難看出通過(guò)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算得到的結(jié)果更為精確：前者計(jì)算出的波形發(fā)火沖擊相位大約位于90°的位置，存在約12°的誤差；而后者計(jì)算出的發(fā)火沖擊相位在約72°左右的位置。為進(jìn)一步對(duì)2種方法進(jìn)行比對(duì)，繪制了根據(jù)2種方法轉(zhuǎn)化的角域值對(duì)比圖，如圖3所示。

圖3 通過(guò)兩種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化的角域值對(duì)比

可以看出2種計(jì)算結(jié)果的差額呈現(xiàn)一個(gè)先增大后減小的變化趨勢(shì)，當(dāng)曲軸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速越大時(shí)，根據(jù)這2種方法轉(zhuǎn)化所得到的結(jié)果差異越大。

2 開(kāi)機(jī)啟動(dòng)瞬變工況監(jiān)測(cè)信號(hào)分析及特征提取

氣瓶啟動(dòng)是應(yīng)急柴油機(jī)的啟動(dòng)方式，當(dāng)柴油機(jī)以靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始啟動(dòng)后，氣瓶中的高壓空氣通過(guò)分配器送到缸蓋，壓開(kāi)閥門(mén)后進(jìn)入氣缸，推動(dòng)活塞開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，曲軸不斷增速并最終達(dá)到發(fā)火轉(zhuǎn)速，氣缸內(nèi)點(diǎn)火做功，此時(shí)曲軸轉(zhuǎn)速急劇增加，當(dāng)達(dá)到某一特定轉(zhuǎn)速后，啟動(dòng)空氣源被斷開(kāi)，此時(shí)柴油機(jī)僅通過(guò)燃燒做功保持曲軸的升速，以達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速。本文通過(guò)對(duì)應(yīng)急柴油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究柴油機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)的瞬時(shí)工況監(jiān)測(cè)方法。

2.1 開(kāi)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程瞬時(shí)轉(zhuǎn)速及振動(dòng)的特點(diǎn)

和穩(wěn)態(tài)工況相比，柴油機(jī)在啟動(dòng)瞬態(tài)工況下的顯著沖擊包括發(fā)火燃燒沖擊和高壓空氣氣動(dòng)閥開(kāi)啟沖擊。如圖4所示。

圖4是應(yīng)急柴油機(jī)啟動(dòng)階段的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速分別在7個(gè)工作周期內(nèi)的波形圖，可以看出7個(gè)周期內(nèi)波形的變化都是呈上升的趨勢(shì)，并存在一定范圍的波動(dòng)性。

柴油機(jī)各缸體間的振動(dòng)波形存在相似性，因此可對(duì)某一氣缸啟動(dòng)階段的任意一個(gè)完整工作周期的缸蓋振動(dòng)波形進(jìn)行分析，如圖5所示。

第1小節(jié)中提到，本文實(shí)驗(yàn)中A7缸的上止點(diǎn)位于72°的位置，所以可判斷圖中a位置的沖擊為發(fā)火沖擊；根據(jù)柴油機(jī)啟動(dòng)階段的工作過(guò)程特點(diǎn)可推斷，b位置的沖擊為高壓空氣進(jìn)氣閥開(kāi)啟沖擊。

圖4 快速啟動(dòng)過(guò)程瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波形組圖

圖5 A7缸完整周期缸蓋振動(dòng)波形圖

在柴油機(jī)的實(shí)際啟動(dòng)過(guò)程中，隨著轉(zhuǎn)速不斷增加，氣缸缸內(nèi)溫度和壓力愈發(fā)接近缸內(nèi)點(diǎn)火燃燒的臨界條件，而發(fā)火燃燒程度也更為劇烈；同時(shí)，缸內(nèi)爆燃?jí)毫Φ奶岣咄七t了啟動(dòng)空氣壓開(kāi)高壓空氣進(jìn)氣閥的時(shí)間，這也表明相同時(shí)間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度將進(jìn)一步增大，所以高壓空氣進(jìn)氣閥開(kāi)啟沖擊的相位將后延。圖6所示是A7缸在啟動(dòng)過(guò)程中基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的角域轉(zhuǎn)化振動(dòng)波形圖。

圖6 啟動(dòng)升速階段A7缸振動(dòng)波形圖

從圖6中可以得出：在第1周期內(nèi)氣缸并未點(diǎn)火，從第2周期開(kāi)始出現(xiàn)點(diǎn)火沖擊，其幅值隨著周期增加而不斷增高；在第1到第5周期內(nèi)，高壓空氣進(jìn)氣閥開(kāi)啟沖擊都非常顯著，同時(shí)其相位不斷向后延續(xù)，而在第6個(gè)周期時(shí)消失，此時(shí)已將高壓氣源切斷。

2.2 開(kāi)機(jī)啟動(dòng)瞬變工況特征選擇與提取

2.2.1 瞬時(shí)轉(zhuǎn)速特征選擇與提取

在柴油機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中，其瞬時(shí)轉(zhuǎn)速可看作是由呈上升趨勢(shì)的直流量和周期性波動(dòng)的交流量組成的。瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的直流量表達(dá)了在整個(gè)周期內(nèi)平均轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，其波動(dòng)情況也呈現(xiàn)了機(jī)組的整體工作狀態(tài)。如圖7所示。

圖7 瞬時(shí)轉(zhuǎn)速單周期轉(zhuǎn)速直流增量特征

通過(guò)計(jì)算瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的上、下包絡(luò)線及其均值，繪制出了瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的均值曲線，該均值曲線的峰值就可以看作單一周期內(nèi)轉(zhuǎn)速的直流量。同樣地，分別計(jì)算出瞬時(shí)轉(zhuǎn)速交流量的上、下包絡(luò)線均值，進(jìn)而把上包絡(luò)線均值與下包絡(luò)線均值的差值視作波動(dòng)分量的交流量，如圖8所示。

圖8 瞬時(shí)轉(zhuǎn)速單周期轉(zhuǎn)速波動(dòng)量均值特征

2.2.2 振動(dòng)特征選擇與提取

Norden E Huang等[13]開(kāi)發(fā)了一種分析非線性和非平穩(wěn)數(shù)據(jù)的新方法，這一方法通過(guò)數(shù)據(jù)自身的時(shí)間尺度特征來(lái)進(jìn)行信號(hào)分解，事先不用設(shè)置任何基函數(shù)，這一特點(diǎn)使得該方法和傅里葉分解法以及小波分解法從本質(zhì)上區(qū)別開(kāi)來(lái)。正是由于這樣的自適應(yīng)性，讓它在處理非平穩(wěn)及非線性數(shù)據(jù)上具有了非常明顯的優(yōu)勢(shì)。該方法的關(guān)鍵部分是“經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸狻保‥mpirical Mode Decomposition，EMD），它能使復(fù)雜信號(hào)分解為有限數(shù)量的本征模函數(shù)（Intrinsic Mode Function，IMF），得到的各IMF分量蘊(yùn)藏了原信號(hào)的不同時(shí)間尺度的局部特征信號(hào)。因此本文選用EMD的方法對(duì)柴油機(jī)的信號(hào)進(jìn)行降噪處理，以某次實(shí)測(cè)信號(hào)為例，計(jì)算各IMF與原始信號(hào)的相關(guān)系數(shù)及各IMF與原始信號(hào)的能量比，所得結(jié)果見(jiàn)表1。

根據(jù)Pearson相關(guān)系數(shù)的定義，小于0.2的相關(guān)系數(shù)被認(rèn)為是該2項(xiàng)數(shù)據(jù)之間極弱相關(guān)或無(wú)相關(guān)。因此選擇分解后的前2個(gè)IMF之和作為降噪后的信號(hào)。實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)的初步分析結(jié)果表明：所有氣缸點(diǎn)火沖擊峰值的平均值及包絡(luò)能量平均值、所有氣缸高壓空氣進(jìn)氣閥開(kāi)啟沖擊峰值的平均值、包絡(luò)能量平均值以及開(kāi)啟相位平均值等5個(gè)特征能夠從一定程度上反映啟動(dòng)階段缸內(nèi)發(fā)火和高壓空氣工作狀態(tài)。

3 開(kāi)機(jī)啟動(dòng)非穩(wěn)態(tài)工況監(jiān)測(cè)評(píng)估方法

本文開(kāi)展的柴油機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)研究主要是針對(duì)整機(jī)的啟動(dòng)性能，利用柴油機(jī)的歷史啟動(dòng)數(shù)據(jù)，提取多次開(kāi)機(jī)監(jiān)測(cè)參數(shù)特征，提出了一種基于測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算最大隸屬度的監(jiān)測(cè)評(píng)估方法。通過(guò)計(jì)算出的啟動(dòng)性能特征參數(shù)集的最大隸屬度[14]，提出了一種應(yīng)急柴油機(jī)整機(jī)啟動(dòng)性能監(jiān)測(cè)評(píng)估方法。因?yàn)樘卣鲄?shù)大多數(shù)情況下并不存在標(biāo)準(zhǔn)值，所以本文通過(guò)對(duì)應(yīng)急柴油機(jī)監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)的多次開(kāi)機(jī)啟動(dòng)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的歷史參數(shù)，通過(guò)以下步驟完成對(duì)整機(jī)啟動(dòng)性能的監(jiān)測(cè)：

表1 各IMF與原始信號(hào)的比較

（1）將評(píng)估的結(jié)果劃分評(píng)定等級(jí)。按照健康、良好、一般、劣化、危險(xiǎn)5個(gè)等級(jí)對(duì)柴油機(jī)的啟動(dòng)性能狀態(tài)進(jìn)行劃分。

（2）確定狀態(tài)特征參數(shù)。本文第2小節(jié)對(duì)整機(jī)啟動(dòng)瞬變工況振動(dòng)和瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的特征進(jìn)行了分析，并最終選擇了特征值的平均值作為分析整機(jī)啟動(dòng)的狀態(tài)參數(shù)，因此本文將以下7個(gè)特征參數(shù)值定為柴油機(jī)監(jiān)測(cè)狀態(tài)的特征參數(shù)：所有氣缸點(diǎn)火沖擊峰值的平均值及包絡(luò)能量平均值；所有氣缸高壓空氣進(jìn)氣閥開(kāi)啟沖擊峰值的平均值、包絡(luò)能量平均值以及開(kāi)啟相位平均值；周期內(nèi)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的直流量平均值和交流量平均值，文中分別計(jì)為：T1、T2、T3、T4、T5、T6和T7。表2為某核電站某20缸柴油機(jī)組歷史測(cè)量數(shù)據(jù)的特征參數(shù)表，本文充分利用該數(shù)據(jù)對(duì)柴油機(jī)啟動(dòng)性能進(jìn)行評(píng)估。

表2 測(cè)試數(shù)據(jù)特征參數(shù)表

（3）將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。為了得到實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)與歷史測(cè)試數(shù)據(jù)更直觀的對(duì)比，本文將本次測(cè)試數(shù)據(jù)同歷史數(shù)據(jù)之間的偏差值與歷史測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行歸一化處理。設(shè)x是某一特征參數(shù)的此次測(cè)量值，xL是其歷史測(cè)量值（xL可依次代表表2中的xs，xp，xm），那么兩者之差δL=x-xL。然后選定歸一化量化函數(shù)，依據(jù)狀態(tài)參數(shù)特征與評(píng)估目標(biāo)之間的關(guān)系，對(duì)越大越優(yōu)型和越小越優(yōu)型2種特征依次利用式（1）和式（2）進(jìn)行歸一化值的計(jì)算，歸一化函數(shù)如圖9所示。

圖9 特征參數(shù)的歸一化函數(shù)

若λs、λp、λm的最終結(jié)果均為1，則表明本次整機(jī)啟動(dòng)過(guò)程健康；若λs、λp、λm的結(jié)果均在0.5以上，則表明啟動(dòng)狀態(tài)良好，那么選取δs、δp、δm的平均值作為健康指標(biāo)；若λs、λp、λm的某一結(jié)果小于0.5，則表明啟動(dòng)過(guò)程可能存在隱患，那么選取三者之間最小值作為健康指標(biāo)；一旦λs、λp、λm中的計(jì)算結(jié)果有數(shù)值等于0，則機(jī)組狀態(tài)可能較為危險(xiǎn)。綜上，整理得柴油機(jī)啟動(dòng)過(guò)程狀態(tài)健康指標(biāo)的計(jì)算式

通過(guò)式（1）及式（2）對(duì)表2中特征參數(shù)進(jìn)行計(jì)算可得到λs、λp、λm，之后則通過(guò)式（3）依次對(duì)各特征參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，最終得到的健康狀態(tài)指標(biāo)λTi匯總?cè)绫?所示。

表3 測(cè)試數(shù)據(jù)特征參數(shù)歸一化表

（4）確定特征參數(shù)的權(quán)重系數(shù)，并對(duì)每一項(xiàng)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行正則化處理。因?yàn)榍拔奶峒暗?個(gè)特征參數(shù)都可以從某些方面體現(xiàn)柴油機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中整機(jī)工作性能的優(yōu)劣性，所以本文將每一個(gè)特征參數(shù)給定統(tǒng)一的權(quán)重，權(quán)重向量w=，進(jìn)行正則化處理后權(quán)重向量為

（5）計(jì)算特征參數(shù)的健康等級(jí)隸屬度。按照機(jī)器退化過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)，本文利用三角模糊函數(shù)對(duì)健康等級(jí)隸屬度進(jìn)行計(jì)算，下列5個(gè)計(jì)算式依次是5種啟動(dòng)狀態(tài)的隸屬度計(jì)算函數(shù)

把特征參數(shù)指標(biāo)向量通過(guò)以上各狀態(tài)的隸屬函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果列為表4。

表4 測(cè)試數(shù)據(jù)特征參數(shù)健康狀態(tài)隸屬度

（6）計(jì)算開(kāi)機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)等級(jí)。先將置信水平定為0.9，然后把各參數(shù)的健康等級(jí)隸屬度進(jìn)行基本可信度分配，所得結(jié)果如表5所示。

表5 健康等級(jí)基本可信度分配表

本文采用Dempster組合規(guī)則對(duì)各狀態(tài)特征的參數(shù)進(jìn)行證據(jù)融合[15]，從而計(jì)算出證據(jù)融合的結(jié)果。設(shè)Θ為柴油機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)辨別框，將其冪集寫(xiě)作2Θ，當(dāng)集函數(shù) m：2Θ→[0,1] 滿足m(φ)=0，并且，那么將m稱為柴油機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)辨別框Θ上的基本可信度分配函數(shù)。當(dāng)函數(shù)Bel：滿足，那么稱Bel為辨別框架Θ上的信度函數(shù)。設(shè)分別有Bel1和Bel2為框架Θ上的2個(gè)信度函數(shù)，m1和m2依次為其對(duì)應(yīng)的基本可靠度分配函數(shù)，則Dempster組合規(guī)則可用式(9)表示

根據(jù)Dempster組合法簡(jiǎn)化后的形式可寫(xiě)為m(A)=m1⊕m2，同時(shí)關(guān)于多證據(jù)融合簡(jiǎn)化后的形式寫(xiě)為M=m1⊕m2⊕…⊕mn。

通過(guò)以上的組合規(guī)則，本文把7個(gè)特征參數(shù)證據(jù)進(jìn)行了融合，最終得到的計(jì)算結(jié)果為M=(5.242×10-7,0.99986,1.391×10-4,0,0,4.7898×10-7)，依據(jù)最大隸屬度原則，可推出柴油機(jī)本次啟動(dòng)過(guò)程狀態(tài)為“良好”，與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)專家分析討論的評(píng)估結(jié)論一致。

4 結(jié)語(yǔ)

提出了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)急柴油機(jī)監(jiān)測(cè)評(píng)估方法。該方法根據(jù)應(yīng)急柴油機(jī)快速啟動(dòng)階段的特點(diǎn)，結(jié)合瞬時(shí)轉(zhuǎn)速角域精確重采樣方法和EMD降噪方法，準(zhǔn)確提取了能夠反映啟動(dòng)階段缸內(nèi)發(fā)火和高壓空氣工作狀態(tài)的7個(gè)特征參數(shù)，并計(jì)算出特征參數(shù)的健康等級(jí)隸屬度，最終利用Dempster組合規(guī)則對(duì)各狀態(tài)特征的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，依據(jù)最大隸屬度原則，對(duì)應(yīng)急柴油機(jī)開(kāi)機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際監(jiān)測(cè)測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該方法的有效性，為分析應(yīng)急柴油機(jī)啟動(dòng)性能奠定基礎(chǔ)，具有較好的實(shí)際應(yīng)用推廣價(jià)值。