Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Анализ временных рядов методом сингулярного спектрального анализа

Работа №23214

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

информационные системы

Объем работы72
Год сдачи2018
Стоимость4900 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
330
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Теоретические сведения 7
1.1 Временной ряд 7
1.2 Анализ временного ряда 10
1.3 Распространенные методы анализа временных рядов 11
1.4 Метод SSA(«ryceHHua») 13
1.5 Базовый алгоритм 15
2 Анализ данных 21
2.1 Классификация 21
2.2 Анализ выявленных гармоник 25
2.3 Выявление псевдогармоник 28
2.4 Описание объекта исследования 31
3 Программный продукт и апробация алгоритма 36
3.1 Описание программы 36
3.2 Описание работы программы на примере временной ряд «Ford»... 36
3.3 Временной ряд «синус» и «зашумленный синус» с постоянной
частотой 48
3.4 Временной ряд «синус» с разной частотой 50
3.5 Проверка построения прогноза 53
3.6 Апробация метода на реальных показаниях вибрации двигателя... 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 71


В настоящее время для изучения свойств сложных систем, широко используется подход, основанный на анализе сигналов, произведенных системой, в том числе и при экспериментальных исследованиях. Это очень помогает и в тех случаях, когда математически описать наблюдаемый процесс почти невозможно, но в нашем распоряжении есть некоторая наблюдаемая величина. Например, в вибродиагностике - показания вибрации подшипников двигателя. Этот раздел теории динамических систем называется анализом временных рядов.
В горнодобывающей отрасли используется большое количество электрических двигателей, которые важно сохранять в работоспособном состоянии и предотвращать их выход из строя. В основном выход из строя двигателя происходит из-за износа подшипников. Характерным признаков выхода из строя подшипника является его удары о стенки двигателя, т.е. его вибрация.
Для уменьшения количества простоев горных машин (из-за выхода из строя электрических двигателей) и как следствия увеличения их времени эффективного использования важно получение прогноза выхода их из строя для своевременного формирования списка запасных деталей и принятия решения о ремонте.
Проблема исследования заключается в отсутствии метода прогноза выхода из строя электрических двигателей.
Исторически первыми были разработаны глобальные методы, в которых на основе статистического анализа предлагалось использовать авторегрессию, скользящее среднее и др. Позже в рамках нелинейной динамики, были разработаны новые практические методики.
В настоящее время наиболее перспективным и сильно развивающимся методом является метод SSA (сингулярный спектральный анализ) в России больше известен под названием «Гусеница».
Объектом исследования является временной ряд (выборка) показаний вибрации электрического двигателя и его сингулярное разложение.
Предметом исследования является составление прогноза выхода из строя электрического двигателя методом анализа временных рядов SSA(cHiiryjxpnbiH спектральный анализ) по выборке показаний вибрации.
В анализе временных рядов методом SSA выделяются две основные задачи: задача идентификации и задача прогноза.
Задача идентификации при анализе предполагает ответ на вопрос, каковы параметры системы, породившей данный временной ряд — размерность вложения, корреляционная размерность, энтропия.
Задача прогноза при анализе предполагает установку следующего значения временного ряда по нескольким предыдущим.
Цель исследования: описать методологию анализа и прогноза временных рядов, используя метод сингулярного спектрального anajH3a(SSA) на примере выборки показаний вибрации электрического двигателя.
Выдвижение данной цели обусловило постановку следующих исследовательских задач:
1. Получение выборки данных;
2. Исследования литературы по вибродиагностике и анализу временных рядов;
3. Исследование зависимости вибрации от других параметров;
4. Программная реализация алгоритма SSA;
5. Автоматизация процесса группировки собственных троек;
6. Апробация программной реализации и алгоритма группировки на выборке показаний вибрации электрического двигателя;
Таким образом, практическое применение анализа показаний вибрации электрического двигателя и прогноза выхода его из строя методом SSA, может дать мощный инструмент для сокращения издержек от простоя оборудования и как следствие существенный экономический эффект.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!


В ходе данной магистерской диссертации был изучен большой объем информации по анализу временных рядов, в частности метода SSA.
В ходе изучения материала был сделан вывод, что данный метод имеет некоторые преимущества перед другими методами:
1) Может быть использован без предварительного задания модели ряда;
2) Может работать с нестационарными рядами;
3) В отличие от анализа Фурье, где рассматривается фиксированный базис из синусов и косинусов, SSA использует адаптивный базис, порождаемый самим рядом. В результате, SSA может выделять амплитудно-модулированные синусы и косинусы с частотами;
4) SSA не требует предварительного задания параметрической модели, что может дать значительное преимущество, когда нет очевидной модели. В частности, SSA позволяет выделять периодичности без знания значений периодов;
Диапазон областей знаний, где SSA может быть применен, очень широк: климатология, океанология, геофизика, техника, обработка изображений, медицина, эконометрика и многие другие.
Метод SSA позволяет:
1) различать составляющие временного ряда, полученные из последовательности значений какой-либо величины, взятой через равные промежутки времени;
2) находить заранее неизвестные периодичности ряда;
3) сглаживать исходные данные на основе отобранных составляющих;
4) наилучшим образом выделять компоненту с заранее известным периодом;
5) предсказывать дальнейшее поведение наблюдаемой зависимости.
Для автоматизации процесса группировки сингулярных троек по группам тренд, сезонная составляющая, шум был разработан алгоритм классификации, используя при этом собственные числа сингулярных троек.
Также для исследования алгоритма была осуществлена программная реализация данного метода с возможностью создания тестовых выборок.
Главным достижением магистерской работы является:
- организовано накопления необходимых данных непосредственно на объекте исследования;
- организовано исследовательское рабочее место для анализа накопленных данных;
Т.к. с прогрессом в микропроцессорной технике и внедрением её в промышленность появляется возможность сбора больших количеств параметров и их архивирование для апробации математических методов анализа данных и их практическое применение в эксплуатации. В дальнейшем после проверки данного метод и получения положительных отзывов существует возможность написание программного пакета контроллерной технике для помощи в принятия решения.



1) Голяндина, Н. Э. Метод «ryceHHn,a»-SSA: анализ временных рядов: учебное пособие / Н. Э. Голяндина. - Санкт-Петербург: 2004.
2) Жиглявский, А. А. Главные компоненты временных рядов: метод «Гусеница»: учебное пособие/ А.А. Жиглявский. - Санкт-Петербург: 1997.
3) Ефимов В. М. Анализ и прогноз временных рядов методом главных компонент / Ю. К. Г алактионов, Н. Ф. Шушпанова - Новосибирск: Наука, 1988. -70с.
4) Ефимов В. М. О возможности прогнозирования циклических изменений численности млекопитающих / Галактионов Ю. К. 1983. № 3, с.343-352.
5) Голяндина, Н. Э. Метод «ryceHHua»-SSA: прогноз временных рядов: учебное пособие / Н.Э. Голяндина. - Санкт-Петербург : Изд-во СПбГУ - 2004.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ