● 摘要
随着科学技术的飞速发展，工程中的系统和设备日益复杂化，复杂系统（如飞机、航天器、舰船、工业及制造过程等）往往构造十分复杂，各模块之间的联系非常紧密，其生产成本和使用成本也愈加昂贵，一旦出现异常情况，影响了系统的正常运转，造成生产意外中断或者发生安全事故，其损失往往是非常巨大的。 此类复杂系统已有的故障诊断能力已不能完全满足工程应用的需求，研究者往往更希望能够在只有微小异常征兆，或者早期故障出现时，就能掌握系统性能的退化或者演变规律，对其剩余使用寿命进行预测，为及时维修提供足够的时间。因此，这类需求大大促进了预测技术在工程应用中的发展，不仅是当前技术研究的热点，也是工程应用的迫切需求，其经济价值和应用价值都很高。本论文主要研究了考虑个体差异性的剩余寿命区间预测技术，并设计完成了电池放电案例预测系统。 首先，分析了剩余寿命区间预测模型的输出形式，构建了剩余寿命区间预测能力评价参数，提出了剩余寿命区间预测能力评价的参考准则，并设计了剩余寿命区间预测能力评价的总体框架流程。 其次，提出了基于预测系统参数相关性度量的参数优选方法，并对预测系统参数相关性系数表征内涵进行了分析，提出了预测系统参数优选的参考准则；通过分析预测对象参数的个体差异性，结合预测系统参数优选参考准则，构建出了考虑个体差异性的预测系统参数优选的总流程。 再次，分析了工程应用中剩余寿命预测技术面临的实际问题，提出了构建变结构多层级合成预测模型的方法；针对电池放电案例系统，设计了案例系统的变结构多层级合成预测模型，该合成模型由变结构多层级优化模型、多层级预测模型、变结构多层级修正模型三部分组成。 最后，设计了电池放电案例预测系统的总体方案，完成了案例预测系统的软硬件系统设计；针对电池放电案例系统的个体差异性，设计了33种案例系统剩余寿命区间预测的对比实验，验证了案例系统的初始电压、实际寿命等参数存在个体差异；根据本论文构建的剩余寿命区间预测评价的参数和流程，结合实验数据，对案例系统预测模型的预测能力进行了定量评价和定性分析。