Predictive maintenance planning in the presence of structural deterioration largely relies on stochastic deterioration models, which typically contain time-invariant uncertain parameters. Monitoring information obtained sequentially at different points in time can be utilized to update prior knowledge on the time invariant parameters within the Bayesian framework. In sequential settings, Bayesian parameter estimation can be performed either in an off-line (batch) or an on-line (recursive) framework. With a focus on the quantification of the full parameter uncertainty, we review, discuss and investigate selected methods for Bayesian inference: an on-line particle filter, an online iterated batch importance sampling filter, which performs Markov chain Monte Carlo (MCMC) move steps, and an off-line MCMC-based sequential Monte Carlo filter. A Gaussian mixture model is used to approximate the posterior distribution within the resampling process in all three filters. Two numerical examples serve as the basis for a comparative assessment of off-line and on-line Bayesian estimation of time-invariant deterioration model parameters. The first case study considers a low-dimensional probabilistic fatigue crack growth model that is updated with sequential crack monitoring measurements. The second high-dimensional case study employs a random field to model the spatially and temporally varying corrosion deterioration across a beam, which is updated with sequential measurements from sensors. The numerical investigations provide insights into the performance of off-line and on-line filters in terms of the accuracy of posterior estimates and the computational cost. The investigated on-line particle filter proves competitive with MCMC-based filters. The effects of increasing problem dimensionality and sensor information amount on posterior estimates are demonstrated.


翻译:在结构恶化的情况下,对结构恶化情况下的预测性维护规划主要依赖于随机退化模型,这些模型通常包含时间变化不定的参数。可以利用在不同时间点连续获得的监测信息更新贝叶斯框架内时间变化参数的先前知识。在顺序设置中,可以以离线(批量)或在线(定期)框架对贝叶斯参数进行估计。侧重于对全参数不确定性的量化,我们审查、讨论和调查巴伊斯传感器推断的选定方法:一个在线粒子过滤器,一个在线迭代分批重要取样过滤器,该过滤器进行马可夫连锁蒙特卡洛(MC)的移动步骤,以及一个以离线MC为基的连续的顺序序列过滤器。在三个过滤器中,可以使用一个高调混合模型来估计振荡过程内的离线分布。两个数字示例作为比较评估离线和在线对巴伊斯传感器时间变化模型参数的估算的基础。第二个案例研究认为,低维度的定批量的定序值测算值是不断更新的测序的数值,这是对实地测算的测算的数值,这是对实地测算的数值的模型,对实地测算的测算,对实地测算的测算的测算,对实地测算的测算,对实地测算,对实地测算的测算的测算是实地测算的测算,对实地测算,对实地测算的测算的测算的测算,对实地测算的数值是实地测路的测路的测路的测算,对实地测路的测路的测路的测路路的测路的测路路的测路。

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