將式(, -. -//)和(, -. -/2)代人式(, -. -/7)得到根據特征集和先驗概率確定后驗概率的貝葉斯公式,即 •+0+0•
(" %)&( ")•(%’ ").( %( ")(, -. -/.)’("*)(%+ "*).(%( ")
)*&’
為了用式(, -. -/.)確定機器所處的狀態,首先應做出診斷矩陣。這種矩陣是由累積的統計資料形成的。表中列舉了機器處于不同狀態時,各個特征區間出現的頻率。最簡單的是特征只有兩個區間,就是上面提到過的有此特征或無此特征。如果特征具有多個區間 ’,/,., (0,則應填入在狀態 "下相應特征區間的概率 ( %0’ "),(%0/ "),., ( %0(0 "),并且有:
(0
’(%0* ")&’
*&’
例如,檢測燃氣輪機有兩個特征: %’為機器的排氣溫度高于 .12;%/為超過最高轉速的持續時間大于 .*。假定對于這類燃氣輪機而言,出現這些特征或者是由于燃料調節器工作失調(狀態 "3),或者是由于機器的徑向間隙增加(狀態 "/)。在正常狀態下(狀態 "3)特征 %’出現的概率為 1,特征 %/出現的概率為 14 1.;在狀態 "’下,特征 %’出現的概率為 14 /,特征 %/出現的概率為 14 3;在狀態 "/下,特征 %’出現的概率為 14 5,特征 %/出現的概率為 14 .。同時,統計資料還告訴我們,這類發動機 617在正常狀態 "3下工作, .7在狀態 "’下工作,在狀態 "/下工作的有 ’.7。
首先,讓我們確定當發動機同時具有兩個特征 %’和 %/的情況下,機器處于各種狀態的概率。假定兩個特征是相互獨立的,由式(, -. -/.),我們有 ( "’ %’%/)&("’)•( %’ "’)( %/ "’) & 14 118’("*)•(%’ "*)(%/ "*)
3*&’
同理可以求出:
("/ %’%/)& 14 8’
("3 %’%/)&1
如果在檢測時發現溫度沒有升高(即沒有特征 %’),但仍有 %/特征,這時仍可應用式( , -. -/.)計算狀態概率,但是應以 (%’ ")&’ -( %’ ")代替 (%’ "),即
( "’)•(’ -(%’ "’))(%/ "’)
3
("’ %’%/)& *&’("*)•(’-(%’ "*))(%/ "*)
同理,可以求出:
("/ %’%/)& 14 59
("3 %’%/)& 14 5’
進一步再計算當兩個特征均不存在時機器的狀態概率為
—— ("’)•(’ -(%’ "’))(’ -(%/ "’))
("’ % ’%/)& ’("*)•(’-(%’ "*))(’-( %/ "*)
3*&’
•’1’’•
并且有:
——
(" % &% )’ () (*
——
("+ % &% )’ () ,&
由上面的計算可看到,當機器中同時具有特征 %&和 %時,(即徑向間隙
狀態 "增大)的概率為 () ,&。當機器中的兩個特征都不存在時,機器處于正常狀態 "+的概率最大,等于 () ,&;當機器不具有特征 %&但具有特征 %時,機器處于狀態 "和 "+的概率幾乎相等。為了進一步在這種情況下判斷發動機所處的狀態,應該做附加的檢測。
在貝葉斯診斷方法中,應該如何根據式(-.* .&)、(-.* .*)所計算出的狀態概率來判斷機器或系統所處的狀態呢?如果通過檢測證實機器具有特征 %,那么,我們認為,判斷機器所處的狀態應該以概率最大的狀態為機器狀態,用數學的方式表達是:
如果
("/ %)0,,2;
( "1 %)( 1 ’&, ., /-1)則有 %+"/(-.* .3)即特征 %應歸屬于狀態 "/。如果我們引人一個狀態概率的識別限 4/,則應保
證: ("/ %),/其中 /是預先選定的對其狀態 "/的識別限,并且要求其他狀態的概率不能大于 & ./,一般 / ,() ,。反之,如果計算結果不能滿足上述條件,如同在上例中機器具有特征 %但不具有特征 %,的情況,即 ("/ %)5 /
時,則不能對機器的狀態進行識別,需要補充新的信息才能做出判斷。上面就是貝葉斯診斷方法的規則。貝葉斯方法是在已知式(-.* .*)等式右端全部概率的基礎上(即已知機器的
狀態概率,或先驗概率 ( "/)以及全部特征的條件概率 ( % "/),來確定和判斷
("/ %)(即在實際檢測到機器具有特征 %后處于 "/狀態的概率)。因此確定先驗概率 ("/)是十分重要的,它是成功采用貝葉斯方法的關鍵所在。如果能夠準確地確定先驗概率,貝葉斯方法可以得到簡單、正確結果;如果先驗概率并不完全知道但可謹慎地選擇、約計,則貝葉斯方法仍能得到成功;相反,如果先驗概率完全不知道并且反復變化,采用貝葉斯方法將會導致不準確甚至錯的結論。
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