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水下机器人PHM智能诊断入门教程

共计 30 章节
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01
课程导入与PHM全景
水下机器人典型任务与故障代价 · PHM（故障预测与健康管理）定义 · 能力闭环与在无人潜航器/遥控潜航器上…
PHM课程导入
02
水下机器人系统拆解
耐压壳体 · 推进器 · 舵机
水下机器人系统拆…耐压壳体
03
PHM数据链路起步
从传感器模拟量 · 总线报文到日志文件的采集路径 · 采样率
PHM数据链路起步
04
状态监测指标设计
针对推进器电流/转速 · 电池电压/温度 · 舱内湿度与压力等对象
状态监测指标设计针对推进器电流
05
数据清洗与质量评估
缺失值 · 野值 · 漂移与通信丢包的识别与处理
数据清洗质量评估
06
故障模式与影响分析实战
以推进器缠绕 · 密封失效 · 电池单体不一致
故障模式影响分析实战
07
阈值报警与规则诊断
基于工程阈值 · 变化率与多条件组合的报警逻辑设计 · 在典型水下机器人故障案例中验证误报与…
阈值报警规则诊断
08
统计过程控制与残差监测
利用滑动均值 · 指数加权方差与残差趋势识别缓变故障 · 在电池容量衰减与推进器效率下降场景中…
统计过程控制残差监测
09
信号处理诊断入门
FFT · 包络谱与滤波在推进器振动与电机电流分… · 完成从原始波形到故障特征频率的提取任…
信号处理诊断入门FFT
10
特征工程与降维
多传感器特征标准化 · 相关性筛选与主成分分析 · 构建面向水下机器人故障分类的低维特征…
特征工程降维
11
监督学习故障分类
以历史标注数据训练决策树 · 随机森林与支持向量机 · 完成推进器与电池故障的多分类任务并解…
监督学习故障分类以历史标注数据训…
12
无监督异常检测
利用孤立森林 · 一类支持向量机与聚类方法处理无标签水… · 设计异常评分并设定复核流程
无监督异常检测利用孤立森林
13
深度学习诊断入门
一维卷积神经网络与循环神经网络在振动… · 训练与过拟合抑制 · 完成端到端故障识别实验
深度学习诊断入门一维卷积神经网络
14
迁移学习与少样本诊断
针对水下机器人故障样本稀缺问题 · 采用预训练微调与数据增强策略 · 在跨工况任务中评估诊断泛化能力
迁移学习少样本诊断
15
剩余寿命预测基础
退化指标构建 · 健康状态划分与线性/指数退化模型 · 在电池容量与推进器性能退化数据上完成…
剩余寿命预测基础退化指标构建
16
不确定性量化与预测区间
使用贝叶斯方法与集成学习给出剩余寿命… · 结合维护决策说明区间宽度对风险的影响
不确定性量化预测区间
17
模型评估与验证方法
分类与回归指标 · 交叉验证 · 时序数据泄漏防范与水下机器人工况分层…
模型评估验证方法
18
边缘计算与在线诊断部署
面向水下机器人嵌入式平台的模型压缩 · 定点量化与推理加速 · 完成诊断模型在边缘控制器上的实时性测…
边缘计算线诊断部署
19
数字孪生与仿真数据生成
构建推进器-电池-负载的简化孪生模型 · 注入故障生成合成数据 · 用于补充训练集并验证诊断算法鲁棒性
数字孪生仿真数据生成
20
诊断结果可解释性
特征重要性 · 局部解释与注意力可视化 · 面向运维人员输出可读的故障原因排序与…
诊断结果可解释性特征重要性
21
健康管理决策联动
将诊断与预测结果映射为维护策略 · 任务降级与返航决策 · 设计水下机器人PHM告警分级与处置流…
健康管理决策联动将诊断
22
数据管理与版本控制
水下机器人多航次数据的存储结构 · 元数据标注 · 数据集版本与模型版本管理
数据管理版本控制
23
典型故障案例复盘一
推进器缠绕与密封进水：从征兆出现 · 报警触发到诊断结论的全链路复盘 · 提炼监测盲区与改进措施
典型故障案例复盘…推进器缠绕
24
典型故障案例复盘二
电池组不一致与热失控前兆 · 评估预警提前量
典型故障案例复盘…电池组不一致
25
典型故障案例复盘三
导航传感器缓变漂移 · 完成诊断规则与模型对比
典型故障案例复盘…导航传感器缓变漂…
26
实战任务一
构建水下机器人PHM数据管道 · 完成清洗 · 对齐
实战任务一PHM
27
实战任务二
训练与评估故障分类模型 · 完成模型选型 · 调参与评估
实战任务二训练
28
实战任务三
剩余寿命预测与维护建议 · 给出剩余寿命估计与置信区间 · 并形成维护决策建议书
实战任务三剩余寿命预测
29
实战任务四
边缘部署与在线测试 · 完成实时推理 · 资源占用测试与报警联动验证
实战任务四边缘部署
30
课程综合项目与路线图
以一艘水下机器人完整航次为对象 · 整合监测 · 诊断
课程综合项目路线图