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在工业领域的设备寿命预测中,在没有历史数据的基础上,往往可以假设寿命退化遵循线性、指数等规律,本例分享一下基于线性拟合的数据预测,可以结合具体工业应用进行RUL预测。

例:假设有一组能够表征设备寿命状态,且经过处理的数据,如下图:

模拟状态数据

图中,x轴表示数据采集的周期,y表示每个采集周期的状态数据值(假设该数据跟寿命有关系)。

直观看一下,数据有上升的线性趋势,因此利用线性拟合方法y=kx+b得到线性函数系数k,b.


模拟状态数据线性拟合

基于该状态数据的变化趋势,我们可以预测后续20个数据采集周期的状态变化:

后续二十个数据周期的状态趋势变化(既寿命使用情况)

在实际设备寿命预测过程中,通过设定固定状态阈值,即可预测剩余的设备工作寿命。当然实际过程需要考虑的因素很多,如用于寿命预测的状态数据如何得到,多阈值如何考虑等。

import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np def linefit(Y):#线性拟合 X = np.arange(1,len(Y)+1) z = np.polyfit(X, Y, 1)#k,b = [0.00460042,0.74567879],线性函数系数 p = np.poly1d(z)#p = 0.0046 x + 0.7457,线性函数 return z,p

测试代码:

if __name__ == '__main__': data = pd.read_excel('*****.xlsx').values x = np.arange(1,len(data)+1) z, p = linefit(data) fittedData = [p(i) for i in x] predX = [len(data)+i for i in range(1,21)] predY = [p(i) for i in predX] plt.plot(predX,predY,'r--') plt.plot(fittedData) plt.plot(x, data) plt.show()