序贯概率比检验

基于M SET和SPRT的内燃机气阀机构振动监测Ξ姚　良,李艾华,孙红辉,张振仁(第二炮兵工程学院五系,陕西西安710025)摘要:提出了一种基于多元状态估计(M ultivariate State E sti m ati on T echniques,M SET)和序贯概率比检验(Se2 quential P robability R ati o T est,SPR T)的内燃机气阀机构振动监测方法。

在该方法中,首先建立正常工况下各监测参数之间的关联模型;然后根据系统当前观测特征向量与各建模样本特征向量之间的相似性程度,使用M SET 对当前观测特征向量进行估计,得到与观测特征向量相对应的估计残差;最后使用SPR T对观测特征向量的估计残差进行均值和方差检验,确定系统的工作状态。

试验中,通过设置不同的气阀间隙大小来模拟内燃机气阀机构不同程度的异常工况,以整周期缸盖振动信号幅值域特征作为系统工况监测参数。

试验结果表明,M SET可有效增强故障状态下的信号特征呈现,而SPR T可在较少的周期内实现内燃机气阀机构异常工况的识别,M SET和SPR T的结合有效地实现了对内燃机气阀机构异常工况的早期监测。

关键词:内燃机;气阀机构;振动监测;多元状态估计;序贯概率比检验中图分类号:T K413.4+3;T P277 文献标识码:A 文章编号:100424523(2009)022*******引　言内燃机的缸盖振动信号是气阀机构气门启、闭和缸内气体压力等多个激励源共同作用的结果,它包含了丰富的系统信息,但由于激励源众多,故障特征常常被噪声所淹没,直接观察振动信号难以辨识出系统的状态。

因此,国内的众多学者在振动信号的特征参数提取和模式识别上做了大量的工作[1,2]。

本文试图从统计学的角度出发,使用多元状态估计技术对振动信号的常用幅值域参数进行估计,使用序贯概率比检验对估计残差进行均值和方差检验,从而实现对内燃机气阀机构运行状态的监测。

序贯试验1. 概述序贯试验(sequential trial)称序贯分析，与一般临床试验不同的是，序贯试验设计可事前先不规定样本量，而是随着试验进展情况而定。

其试验设计是对现有样本一个接着一个或一对接着一对地展开试验，循序而连贯地进行，直至出现规定的结果便适可而止结束试验，所以称之为序贯试验。

传统的系统实验设计法是对实验先进行系统全面设计，然后按步就班完成各个实验的研究。

而序贯实验设计法则是在有不少实验优化方向难以预见确定，下一步的实验方案往往要根据上一步的实验结果来设计，时间上有先后，步骤上分前后的情况下使用。

序贯实验设计法可分为登山法和消去法两类。

登山法是逐步向最优化目标逼近的过程，就象登山一样朝山最高峰挺进。

消去法则是不断地去除非优化的区域，使得优化目标存在的范围越来越小，就象去水抓鱼一样逐步缩小包围圈，最终获得优化实验条件。

2. 试验方法2.1 黄金分割法黄金分割法，又称0.6l8法、折纸法。

一般适用于对实验总次数预先不做规定、每次做一个实验的情况。

2.2 分数法分数法的原理与0.618法完全一样。

预先规定了实验总次数的情况，我们就要用分数法。

分数法与0.618法的不同仅在于第一次实验点的选取方法不同。

“菲比那契数列”: 1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，…递推关系：F1=1, F2=1, Fn+2= Fn+ Fn+1数列：1, 1/2, 2/3, 3/5, 5/8, 8/13, 13/21, 21/34，…的渐近数0.618。

步骤如下：如实验范围已定，要求只做n次实验，分数法的第一个实验点是在实验范围全长的Fn+1/Fn+2 位置进行。

后面的实验点的选取，均按0.618法步骤依次进行，直到做完n次实验，即可得到n次实验中的最佳实验方案。

2.3 对分法前面介绍的几种方法都是先做两个实验，再通过比较，找出最好点所在的倾向性来不断缩小实验范围，最后找到最佳点。

但不是所有的问题都要先做两点，有时实验是朝一个方向进行的，无需对比两个实验结果。

序贯试验(sequential trial)又称序贯分析，与一般临床试验不同的是，序贯试验设计可事前先不规定样本量，而是随着试验进展情况而定。

其试验设计是对现有样本一个接着一个或一对接着一对地展开试验，循序而连贯地进行，直至出现规定的结果便适可而止结束试验，所以称之为序贯试验.特点：不必事先凑足样本量，可节省30％－50％的样本量。

预先规定阳性结论所允许的假阳性率（α错误的概率）和假阴性结论所允许的假阴性率（β错误概率）序贯试验是将一对对研究对象的试验结果，首尾相接的进行比较分析，这就非常适合临床病人是陆续就诊的特点。

应用：在临床疗效研究中，适合非烈性传染病和易显疗效的病症，例如大叶性肺炎等。

如果试验用药价钱昂贵或来源较少，也可选择此序贯试验设计。

在灵长类动物实验中，因成本高，条件不允许成组进行比较，可以选用序贯试验方法。

试验条件能较快获得结果的试验：在临床试验中，要求获得一个试验结果所需的时间小于后一个病例加入试验所间隔的时间。

否则，虽能节约试验对象，却不能节约时间；仅以单一指标作结论依据的试验；根据逐一试验的结果，可对样本量做出增减的试验设计类型：质反应与量反应：•质反应性序贯试验指观察指标足计数资料的序贳试验；•量反应性序贳试验指观察指标是计量资料序贳试验。

封闭型与开放型：•封闭型试验需预先确定试验的最多样本数．当试验达到预先确定的样本量时试验即终•开放型序贯试验则不预先确定最多样本数，试验一直进行至达到预先规定的有效或无效准为止。

单向与双向：按单侧及双侧检验可分为单向序贯试验和双向序贯试验：•单侧检验是只要求回答A药是否忧于B，结沦可以是A药优于B药或A药不优于B药。

•双侧检验是不但要求回答A药是否优于B药．而且要求回答B药是否优于A药。

试验标准：试验的灵敏度有效及无效水平第一类错误(即处理实际无效，错误地认为有效)的概率(单向序贯试验用α表示，双向序贯试验用2α表示)第二类错误(即处理实际有效，错误地认为无效)的概率(β)试验步骤：选定试验指标制定试验标准确定试验类型画序贯试验图进行试验与结果分析。