礦山設備的工作狀況、技術指標、安全性能等諸多方面的不確定性，來自于其自身的機制和環(huán)境等諸多因素的影響以及它們復雜的耦合作用。這從工程的角度看又是怎樣的呢？能否將這些帶有不確定性成分的作用機制進行某種“顯式”化并給出礦山設備系統(tǒng)狀態(tài)演化不確定性的過程表達和模型呢？目前礦山設備乃至其他系統(tǒng)的不確定性（或可靠性）分析仍采用傳統(tǒng)方法：即將系統(tǒng)的狀態(tài)“參數(shù)”視為隨機變量、通過其中各影響參數(shù)的概率分布進行狀態(tài)的計算，來進行不確定性分析與評價。由于礦山設備系統(tǒng)在其全壽命周期中，其各種變量在傳統(tǒng)的礦山設備可靠性分析中一般是將“時間”效應引起的不確定性，一統(tǒng)歸于隨機變量，即變量（參數(shù)）沿著時間坐標軸的隨機演化被“壓縮”成不隨時間演化的“隨機變量”，這使得傳統(tǒng)的可靠性分析從深層機理上難以回答系統(tǒng)所具有的任意時刻其可靠性的度量問題。另一方面，傳統(tǒng)的可靠性分析方法對于多因素情形，涉及復雜的聯(lián)合概率密度函數(shù)的確定問題，這也使其在實際復雜的工程可靠性評價中受到極大限制。本書試圖對以上問題給予回答，其內(nèi)容包括時變不確定性分析理論、時變不確定性的壽命預測模型、典型礦山設備狀態(tài)的時變不確定性計算公式和設備狀態(tài)預測的最大可預測時間等。主要有以下特點：1. 提出了系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)和許用函數(shù)的概念，給出了系統(tǒng)時變不確定性分析的一般表達形式。2. 建立了具有普適性的系統(tǒng)時變不確定性分析理論，可應用到不同的學科領域和任何復雜系統(tǒng)可靠性評估中。該理論中并未增加分析所使用的基礎參數(shù)個數(shù)，僅僅是以“漂移率和波動率”來替代原來傳統(tǒng)可靠性分析中的“均值和方差”兩個參數(shù)，卻給出了原來傳統(tǒng)的可靠分析方法中不曾有的、在時間坐標軸下演化的不確定性計算結果。3. 提出的時變不確定性分析理論模型涵蓋了傳統(tǒng)的可靠性計算模型，即傳統(tǒng)的可靠性計算模型可看成是該模型的特例。4. 建立了系統(tǒng)時變不確定性壽命預測模型。該模型在給出系統(tǒng)可靠度要求的前提下，可以計算出達到該可靠度的時間，即可獲得基于時變不確定性分析的可靠壽命。5. 推導了典型礦山設備的時變不確定性計算公式，從而解析了礦山設備系統(tǒng)時變不確定性的深層次機理并可給出提高其可靠性的途徑。
機械設備，特別是礦用機械設備的可靠性問題一直受到科學家和工程技術人員的關注。目前，礦用設備不確定性分析仍采用傳統(tǒng)方法，即將機械系統(tǒng)的狀態(tài)“參數(shù)”視為隨機變量、通過其概率分布進行概率計算，來進行不確定性分析與評價。我們知道，礦用機械系統(tǒng)在其全壽命周期中，是一個非常復雜的“演化”過程，“時間”在各種變量（或參數(shù)）的不確定性（隨機性）中發(fā)揮著重要作用。但是對任意一個變量，在傳統(tǒng)的礦用設備可靠性分析中一般是將“時間”效應引起的不確定性，一統(tǒng)歸于隨機變量，即變量（參數(shù)）沿著時間坐標軸的隨機演化被“壓縮”成不隨時間演化的“隨機變量”。
礦用設備的使用條件惡劣，工作環(huán)境差，工況復雜，其載荷存在更大的不確定性。從系統(tǒng)（礦用設備系統(tǒng)）演化角度出發(fā)，其狀態(tài)（性能）參數(shù)沿著時間坐標軸“觀察”是一個隨機過程。此外，礦用設備系統(tǒng)中部件（零件）“演化”的隨機性，導致整個礦用設備系統(tǒng)未來的“不確定性”。今天，人們?nèi)匀粫䥺枺何覀兯褂玫牡V用設備會按照“預先”設計的路徑走完它的“生命歷程”嗎？它的不確定性如何？或者是它將來任意時刻的可靠性如何？這成為對礦用設備需要回答的問題。
一般說來，一個礦用機械系統(tǒng)的未來常常既不是“完全不可預測”，也不是“盡在掌控之中”，而是“部分確定”與“部分不確定”的“組合體”。這種“部分確定”與“部分不確定”的“多少”則取決于系統(tǒng)自身的機制和環(huán)境等諸多因素影響以及它們復雜的耦合作用。這種多因素的影響及其耦合作用從工程的角度看是怎樣的呢？能否將這些帶有不確定性成分的作用機制進行某種“顯式”化并給出礦用設備系統(tǒng)狀態(tài)演化不確定性的過程表達和模型？
該書正是基于以上考慮，不刻意追求數(shù)學的嚴密而是從工程角度，對礦用設備狀態(tài)分析理論進行探討，建立礦用機械設備的時變不確定性分析理論，試圖回答上述問題。
1 緒論1.1 概述1.2 不確定性研究現(xiàn)狀2 時變不確定性分析的理論基礎2.1 時變不確定性分析的理論基礎2.1.1 測度與可測函數(shù)2.1.2 可測函數(shù)的積分2.1.3 隨機變量2.2 隨機變量概率分布函數(shù)2.2.1 隨機變量及分布函數(shù)2.2.2 離散型隨機變量及其分布2.2.3 連續(xù)型隨機變量的幾種常見分布2.3 隨機過程2.3.1 隨機過程的基本概念2.3.2 隨機過程的數(shù)字特征及有限維分布函數(shù)族2.3.3 維納過程2.3.4 伊藤過程2.4 隨機微積分2.4.1 均方導數(shù)與均方積分2.4.2 隨機伊藤微分2.4.3 隨機伊藤積分2.5 小結3 時變不確定性分析理論3.1 礦山設備不確定性分析一般描述3.1.1 礦山設備系統(tǒng)的層次劃分3.1.2 基于RBD的系統(tǒng)不確定性分析的一般描述3.2 時變不確定性分析模型3.2.1 數(shù)學模型建立3.2.2 時變不確定性分析的系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)和許用函數(shù)3.2.3 時變不確定性分析模型一般形式3.2.4 時變不確定性壽命預測模型3.2.5 時變不確定性參數(shù)的意義及其計算3.2.6 幾種特殊情形3.3 算例3.3.1 例題一3.3.2 例題二3.3.3 例題三3.3.4 例題四3.3.5 例題五3.4 小結4 多繩摩擦提升設備的時變不確定性分析4.1 概述4.1.1 基本動力學方程4.1.2 運動學與動力學分析4.2 動防滑的時變不確定性分析4.2.1 重載加速提升階段防滑不確定性分析4.2.2 重載減速提升階段防滑不確定性分析4.2.3 重載減速下放階段防滑不確定性分析4.2.4 增大防滑可靠性的措施4.3 提升鋼絲繩強度的時變不確定性分析4.3.1 鋼絲繩最大應力4.3.2 時變不確定性分析4.4 小結5 斜井提升設備的時變不確定性分析5.1 概述5.2 斜井串車提升能力的時變不確定性分析5.2.1 斜井提升運動學與動力學5.2.2 提升能力時變不確定性分析5.3 斜井提升鋼絲繩的時變不確定性分析5.4 斜井提升機的時變不確定性分析5.5 小結6 刮板輸送機的時變不確定性分析6.1 概述6.2 輸送能力的時變不確定性分析6.2.1 傳統(tǒng)計算方法6.2.2 時變不確定性分析6.3 刮板鏈強度的時變不確定性分析6.3.1 運行阻力6.3.2 刮板鏈強度6.4 小結7 帶式輸送機的時變不確定性分析7.1 概述7.2 運行阻力與膠帶張力7.2.1 運行阻力計算7.2.2 膠帶張力計算7.3 膠帶防滑的時變不確定性分析7.4 膠帶垂度的時變不確定性分析7.5 膠帶強度的時變不確定性分析7.6 小結8 電機車運輸?shù)臅r變不確定性分析8.1 概述8.2 列車運行理論8.2.1 列車運行基本方程8.2.2 機車牽引力8.2.3 機車制動力8.3 列車組粘著條件的時變不確定性分析8.4 列車組制動條件的時變不確定性分析8.5 小結9 礦山設備系統(tǒng)不確定性及狀態(tài)預測9.1 系統(tǒng)不確定性預測9.2 復雜系統(tǒng)最大可預測時間9.2.1 可行性研究9.2.2 基于混沌的復雜機械系統(tǒng)狀態(tài)預測思想9.2.3 復雜機械系統(tǒng)狀態(tài)的最大可預測時間9.3 基于混沌的復雜機械系統(tǒng)狀態(tài)預測9.3.1 復雜機械系統(tǒng)狀態(tài)預測的動力學模型9.3.2 GMDH方法9.3.3 基于相空間重構的GMDH方法在復雜機械系統(tǒng)狀態(tài)預測中的應用9.4 復雜系統(tǒng)GMDH建模技術及其設備壽命預測方法9.4.1 自組織理論的簡介9.4.2 GMDH的發(fā)展9.5 未確知信息下的系統(tǒng)不確定性計算9.5.1 基于盲數(shù)理論的優(yōu)化原理9.5.2 優(yōu)化程序9.5.3 優(yōu)化算例9.6 小結10 結束語10.1 礦山機械系統(tǒng)不確定性與時變性的機理研究與新模型發(fā)展10.2 礦山機械的時變參數(shù)和波動參數(shù)的試驗研究10.3 基于時變不確定性理論和其他預測理論相結合的系統(tǒng)狀態(tài)和壽命預測研究附錄參考文獻
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