交互式地从测量或模拟数据中提取、可视化和排序特征,用于机器诊断和预后
的诊断功能设计器App允许您使用多功能图形界面完成预测性维护工作流程的功能设计部分。您以交互的方式设计和比较功能,然后确定哪些功能最适合区分来自正常系统和故障系统的数据。最有效的功能最终成为您的故障诊断和预后的条件指示器。
使用此应用程序,您可以:
从引用应用程序外部文件的单个文件、集成文件或集成数据存储导入测量或模拟数据。
以交互方式可视化数据,以绘制您导入或在应用程序中计算的集成变量。在图中按条件标签对数据进行分组,以便可以清楚地看到成员数据是来自标称系统还是故障系统。
导出新变量,如时间同步平均信号或阶谱。应用程序使用一个命令对所有集成成员执行处理。
从变量生成特征,并使用直方图可视化其有效性。特征包括信号统计、非线性度量、旋转机械度量和频谱度量。
使用带有标记的特征的条件排序,这样您就可以确定哪些特征最有可能区分名义行为和错误行为。
使用从运行到故障数据中提取的特征进行预后排序,以便确定哪些特征最有可能指示剩余使用寿命(RUL)。
将最有效的功能直接导出到分类学习者更多了解功能有效性和算法培训。
为您选择的特性生成代码,以便您可以在MATLAB中重新生成、自定义和自动化特性计算®作用
要开始使用该应用程序,您必须在MATLAB工作空间中有来自您的系统的数据。有关组织数据导入应用程序的信息,请参见组织诊断功能设计器的系统数据.
MATLAB工具条:在应用程序选项卡,在控制系统设计与分析,单击应用程序图标。
MATLAB命令提示符:输入诊断功能设计器
.
导入数据
-从MATLAB工作空间导入数据集到应用程序进口的单一数据集
|导入多成员集成
当MATLAB工作空间中的源数据由每个机器成员的独立工作空间变量组成时,导入单个成员数据集。
该应用程序显示了MATLAB工作空间中所有数据集的可选列表。选择与您的集合成员对应的数据集。导入完成后,应用程序将数据集合并到一个单独的集成中。要了解更多信息,请使用帮助按钮进口对话框。
当源数据合并到一个包含所有成员数据的集合数据集中时,导入多成员集合。此集合数据集可以是以下任一数据集:
集成表包含桌子
数组或矩阵。表行表示单个成员。
包含表或矩阵的集合单元数组。单元格数组行表示单个成员。
集成数据存储对象,包含与应用程序外部存储的文件交互所需的信息。使用集成数据存储对象,尤其是当您有太多数据无法放入应用程序内存时。
该应用程序显示一个菜单,允许您从MATLAB工作空间选择一个数据集或集成数据存储对象。选择与您的集成相对应的项。导入完成后,应用程序使用导入的项初始化其内部集成。要了解更多信息,请使用帮助按钮进口对话框。
当您选择任一导入方法时,应用程序将根据格式而不是内容选择要显示的变量。因此,两种方法的候选数据集列表相似。应用程序根据您选择的导入方法解释数据集。
有关导入对话框的更多信息,请参见:
有关数据集成相关术语的更多信息,请参见更多关于.
有关组织数据以导入应用程序的更多信息,请参阅组织诊断功能设计器的系统数据.
计算选择
—选择数据处理模式、并行计算和应用内集成选项为如何指定首选项诊断功能设计器执行计算以及应用程序存储结果的位置。计算选择打开接受这些首选项的对话框。某些选项仅在特定条件下可见:
数据处理模式-全信号或基于帧。随时可用
结果返回的位置-将结果写入原始文件夹或本地数据集。仅在导入集成数据存储对象时可用。
使用并行计算—并行处理集合成员。仅在安装了并行计算工具箱™时可用。
有关更多信息,请参见计算选择.
数据处理
-按类别选择数据处理选项选择将数据处理成新信号的选项。使用这些新信号作为其他处理选项的输入,或作为特征生成的输入。大多数处理选项对每个集成成员进行操作。您还可以执行集成级处理,以查看集成作为整体的行为。每个选项选择将为您的规范打开一个对话框。
有关选项的信息,请参阅:
滤波与平均
残留一代
谱估计
光谱特性
—计算频域特性光谱特征提供数据的频域指标。要计算光谱特征,您必须已经具有功率谱或阶谱变量。挑选光谱特性为您的规范打开一个对话框。有关更多信息,请参见光谱特性.
等级特性
——排序功能打开功能排名选项卡,您可以对所选择的功能表进行分类和预测排名。有关更多信息,请参见功能排名选项卡.
出口
-导出特征和数据或生成MATLAB代码将特征导出到MATLAB工作空间
|向分类学习者输出特征
|将数据集导出到MATLAB工作空间
|为特征生成函数
|生成函数…
导出特性,或您的整个数据集,以使用它们或在应用程序之外共享它们。生成代码,在MATLAB函数中再现您的特性计算。
对于特性导出,两个选项打开一个无排名的可选列表进行选择。当您导出到MATLAB工作区时,您可以使用命令行技术来使用这些特性。导出到分类学习者,你打开一个分类学习者使用选定功能作为输入的会话。
如果您已经对功能进行了排名,并且想要从排名列表中选择要导出的功能,请使用出口从功能的排名选项卡。
对于代码生成,第一个选项,为特征生成函数
,让您生成MATLAB代码与一组简单的规范特征表,排序算法,和特征的数量。当你想根据排名为功能生成代码,或者想为所有功能生成代码时,使用此选项。
第二个代码生成选项,生成函数…
,允许您自定义要包含在功能中的项目选择。例如,您可以根据输入或输出文本等条件筛选您的选择。您可以包括未在您选择的特征中使用的信号和频谱。选择生成函数…
打开已生成的所有信号、特征和排名表的可选列表。生成函数…
也打开了代码生成选项卡,为列表提供筛选功能。使用筛选器仅查看符合筛选条件的项目。您可以使用不同的过滤器来选择所需的输出。要查看所有选择,而不考虑过滤器,请单击按选择排序. 此选项列出所有可用输出,并在顶部选择项目。有关详细信息,请参阅代码生成选项卡.
如果您已经指定了基于框架的数据(参见计算选择),点击生成函数…
首先打开一个列表,其中包含已使用的框架规格的选择。生成的代码中的项目必须全部在全信号下运行,或者全部使用相同的帧规格。
有关如何在应用程序中生成代码的更多信息,请参阅自动特征提取使用生成的MATLAB代码和在诊断功能设计中生成MATLAB函数.
有关的更多信息出口选项,请参阅:
淘洗沙金的人
-控制地块比例和x轴范围使用淘洗沙金的人要聚焦于指定的x轴范围内的数据段并更改标绘比例尺。的淘洗沙金的人在主图下方提供条形图。要聚焦于主绘图的某一部分,请移动控制柄。要更改打印比例,请在中选择一个选项规模.
集成视图首选项
-分组数据并配置视图首选项分组
|配置视图
使用集成视图首选项要控制将数据视为集合的方式,请执行以下操作:
分组
—根据条件变量标签分组数据。该应用程序使用颜色为每个组合成员的标签组。例如,如果条件变量是faultCode
带标签健康的
和退化
,该应用程序使用一种颜色作为具有健康的
数据和另一种颜色的数据退化
标签
配置视图
-指定要显示的集合成员数,以及是否显示成员之间的变化。选择此选项将打开适用于您的规范的对话框。有关详细信息,请参阅集成视图首选项.
组信号,组变量
-在单独的或在一个Plot中绘制多个变量指定如何将多个变量绘制在一起。
选择创建垂直显示的单独图形,每个图形都有一个独特的y轴缩放。
清除此选项可创建覆盖所有记录道并使用单个y轴比例的单个绘图。
显示信号信息
突出显示变量成员名和条件标签在信号或频谱图中,通过将光标定位在成员跟踪上突出显示单个成员。选择显示信号信息在右下角显示突出显示的变量成员和该成员的条件标签。
数据游标
-显示点的x和y值,两点之间的距离选择数据游标显示信号中关键点的值。数据光标是放置在感兴趣点(如峰值)上的水平和垂直条。光标显示x和y位置。要显示光标之间的距离,请选择显示信号信息.要锁定栏,使它们一起移动,请选择锁间距选项。
选择特征
-选择要打印的要素点击选择特征打开要打印的特征的可选列表。使用选择特征例如,当您生成了许多要素,但希望将重点放在单个打印面板中的子集上时。
分组
—选择分组数据的条件变量选择要基于特征直方图的条件变量。特征直方图使用颜色显示该条件变量具有不同标签的数据组的分离。
例子:faultCode
本设置
—指定直方图分辨率汽车
(默认)|数字| bin方法名指定直方图分辨率,由您选择的料仓宽度,本方法,输出数据分段,垃圾箱限值. bin设置适用于要素表的所有直方图
bin设置不是独立的。该算法使用一个优先顺序来决定使用什么:
的装箱法是仓宽的默认驱动程序。
一个料仓宽度规范覆盖Binning Method。
料仓宽度和独立垃圾箱限值驱动桶的数量。一个输出数据分段只有当分组是没有一个
.
有关解释和自定义直方图的详细信息,请参见生成和自定义特征直方图.
分类排名
-选择要应用的分类排序算法学习任务
|单因素方差分析
|中华民国
| ...选择一种分类排序技术来评估每个特征如何有效地分离带有不同条件标签的数据。如果你已经对你的功能进行了排名,你可以使用不同的技术再次排名,并将结果显示在一起。每种技术使用不同的统计方法。
菜单区分了两类和多类排序方法。
两类方法——当条件变量(CV)只有两个标签时使用,例如健康的
和有错误的
. 两个类方法的默认值为学习任务
.
多类方法-当您的条件变量有两个以上的标签时使用,例如健康的
,故障代码1
,故障代码2
. 多类方法的默认值为单因素方差分析
两类条件变量的默认排序技术,t检验
,是最简单的技术,因为它只使用两个标记基团的平均值,而不使用它们的分布。t检验
主要用于识别要丢弃的无效特征。
该表列出了特定标准对排名方法选择的影响。
标准 | 排序方法 |
---|---|
条件变量类型 |
|
功能评分标准 |
|
分布形状 |
|
所需方法基础 |
|
选择一项技术将激活一个新选项卡,其名称与排名技术相匹配。有关此技术激活选项卡的更多信息,请参阅排名技术选项卡.
有关排名方法的更多信息,请参见:
单向方差分析,anova1
Bhattacharyya -bhattacharyyaDistance
克鲁斯卡尔-沃利斯-kruskalwallis
中华民国,性能曲线
Wilcoxon -秩和检验
t检验,ttest2
预后排序
-选择要应用的预测排序算法单调性
|趋势性
|Prognosability
选择一种预测排序技术,以评估当您拥有从运行到故障的数据时,每个特性如何有效地跟踪集成成员的退化。排名靠前的特性最擅长预测剩余的可用寿命(RUL)。
该应用程序提供了三种预测排名技术,所有这些评分功能的评分范围从0到1。一种技术,单调性
,始终可用。另外两种技术,,趋势性
和Prognosability
,仅在使用基于帧的数据时可用。基于帧的数据中较小的数据段允许跟踪由降级引起的微小变化。
单调性描述系统向故障发展时特征的趋势。当系统逐渐接近故障时,适当的条件指示器具有单调的正或负趋势。有关详细信息,请参阅单调性
.
趋势性提供在多个运行到失败的实验中测量的特征轨迹之间的相似性的度量。候选条件指标的趋势性被定义为测量值之间最小的绝对相关性。有关更多信息,请参见trendability
.
Prognosability是相对于初始值和最终值之间的范围,故障时特征可变性的度量。相对于初始值和最终值之间的范围,更具可编程性的特征在失效时的变化较小。有关详细信息,请参阅prognosability
.
选择一项技术将激活一个新选项卡,其名称与排名技术相匹配。有关此技术激活选项卡的更多信息,请参阅排名技术选项卡.
有关在应用程序中使用预测排名的示例,请参阅使用诊断功能设计器对降级系统进行预测功能排名.
排名
—指定使用分类排序算法的条件变量选择为要使用的分类排序算法提供标签的条件变量。
排序
-指定排序技术,当显示结果从多个技术当您比较不同排序方法的结果时,指定排序技术。当你使用单一排名技术时,应用程序会按照重要性显示结果,就像该技术的排名分数所表明的那样。当您比较多个方法的结果时,请更改排序更改驱动排序顺序的技术。
删除成绩
-从显示中删除排名分数指定此参数可消除特定技术的排名分数。例如,当您比较多个排名的结果时,您希望通过消除不影响特性选择的排名来简化显示,请使用此参数。
出口
-从应用程序中导出特性或生成MATLAB代码,以在命令行函数中重新生成特性计算导出功能到MATLAB工作区
|向分类学习者输出特征
|为特征生成函数
|生成函数…
导出功能来使用它们或在应用程序之外分享它们。这两个选项都会打开一个排名排序的可选列表来进行选择。当您导出到MATLAB工作区时,您可以使用命令行技术来使用这些特性。当您导出到分类学习者,你打开一个分类学习者使用选定功能作为输入的会话。
如果要从应用程序导出整个数据集,请使用出口从功能设计选项卡。
您还可以生成代码,重新生成所选变量和特征的计算。有关详细信息,请参见中的代码生成选项说明出口在功能设计标签。当您使用为特征生成函数
从功能的排名标签,排序方法中指定的方法默认为排序.
相关重要性
—降低冗余特性的排名相关性重要性设置允许您筛选那些向更高级别功能传递类似信息的功能。这种筛选为上层提供了更多样化的功能集。
筛选的标准是特征与更高等级特征的相互关系系数。两个特征之间的高互相关意味着两个特征以相似的方式分离条件组并提供冗余信息。默认值为0时,应用程序不会将功能冗余纳入排名分数。随着相关性重要性值的增加,应用程序也会增加特征相互关系对特征排名分数的影响。这种不断增加的影响会逐渐降低冗余特征的得分。
标准化方案
-跨成员应用规范化以进行分类排序极小极大
(默认)|没有一个
|梅安瓦尔
|softmax
规范化方案对每个特征的成员执行独立的规范化。规范化允许在功能之间进行更直接的比较。该应用程序将在所选内容的正下方显示所选方案的定义公式。
此选项仅适用于分类排序技术。
应用
-将参数设置应用于新的排名计算点击应用使用指定的参数计算排名。的功能的排名“打印”区域中的选项卡以图形和表格形式显示结果。此显示还包括默认排名算法的结果,以及您先前计算的任何其他排名技术的结果。
计算排名后,应用程序将禁用应用直到你改变一个参数。您可以多次计算选项卡内的排名。每次修改参数和计算排名时,新结果将覆盖“打印区域”选项卡中以前的结果。
关
-关闭该选项卡并将控件返回到“功能排序”选项卡在“排名技巧”选项卡中完成排名后,关闭该选项卡以将控制权返回到功能的排名选项卡。的功能的排名当任何排名技术选项卡被激活时是禁用的。
框架的政策
—特性表名称、帧大小和帧速率全信号
,没有一个
(默认)|特征表名称,帧大小,帧速率此属性是只读的。
框架策略信息反映了您在选择时所做的选择导出>为…生成函数。。。在功能设计选项卡。
筛选或排序
-定义标准来细化代码生成选择在为生成的函数选择项时,设置标准以细化选项。所有条件都允许您用字符串覆盖可选选项。字符串匹配不区分大小写。过滤器适用于所有输出项,包括信号、特性和排名表。标准包括:
输出-输出名称中出现的字符串,该名称是要为生成的函数选择的变量、特征或排名表的名称
输入-计算输出变量或特征的输入信号或计算排序表的特征表
方法-生成输出项的计算,例如运输安全管理局
或峰度
分析类型-数据处理、特征处理或特征排序
要重置单个过滤器,请删除内容并单击应用程序中的任何位置。要一次性重置所有过滤器,请单击重置过滤器.
按选择排序
—显示所有选中的项目显示所有选择的项目在一起。使用选定的排序尤其是当您使用多个过滤器组合来组合您的codegen选择时。您的所有选择将同时显示。
密码
-执行函数生成单击生成函数按钮,以完成选择的配置。该应用程序将打开一个函数,其中包含您所选择的所有输出项的计算。
有关在应用程序中生成代码的更多信息,请参阅自动特征提取使用生成的MATLAB代码.