矿山设备的工作状况、技术指标、安全性能等诸多方面的不确定性，来自于其自身的机制和环境等诸多因素的影响以及它们复杂的耦合作用。这从工程的角度看又是怎样的呢？能否将这些带有不确定性成分的作用机制进行某种“显式”化并给出矿山设备系统状态演化不确定性的过程表达和模型呢？目前矿山设备乃至其他系统的不确定性（或可靠性）分析仍采用传统方法：即将系统的状态“参数”视为随机变量、通过其中各影响参数的概率分布进行状态的计算，来进行不确定性分析与评价。由于矿山设备系统在其全寿命周期中，其各种变量在传统的矿山设备可靠性分析中一般是将“时间”效应引起的不确定性，一统归于随机变量，即变量（参数）沿着时间坐标轴的随机演化被“压缩”成不随时间演化的“随机变量”，这使得传统的可靠性分析从深层机理上难以回答系统所具有的任意时刻其可靠性的度量问题。另一方面，传统的可靠性分析方法对于多因素情形，涉及复杂的联合概率密度函数的确定问题，这也使其在实际复杂的工程可靠性评价中受到极大限制。本书试图对以上问题给予回答，其内容包括时变不确定性分析理论、时变不确定性的寿命预测模型、典型矿山设备状态的时变不确定性计算公式和设备状态预测的最大可预测时间等。主要有以下特点：1. 提出了系统状态函数和许用函数的概念，给出了系统时变不确定性分析的一般表达形式。2. 建立了具有普适性的系统时变不确定性分析理论，可应用到不同的学科领域和任何复杂系统可靠性评估中。该理论中并未增加分析所使用的基础参数个数，仅仅是以“漂移率和波动率”来替代原来传统可靠性分析中的“均值和方差”两个参数，却给出了原来传统的可靠分析方法中不曾有的、在时间坐标轴下演化的不确定性计算结果。3. 提出的时变不确定性分析理论模型涵盖了传统的可靠性计算模型，即传统的可靠性计算模型可看成是该模型的特例。4. 建立了系统时变不确定性寿命预测模型。该模型在给出系统可靠度要求的前提下，可以计算出达到该可靠度的时间，即可获得基于时变不确定性分析的可靠寿命。5. 推导了典型矿山设备的时变不确定性计算公式，从而解析了矿山设备系统时变不确定性的深层次机理并可给出提高其可靠性的途径。
机械设备，特别是矿用机械设备的可靠性问题一直受到科学家和工程技术人员的关注。目前，矿用设备不确定性分析仍采用传统方法，即将机械系统的状态“参数”视为随机变量、通过其概率分布进行概率计算，来进行不确定性分析与评价。我们知道，矿用机械系统在其全寿命周期中，是一个非常复杂的“演化”过程，“时间”在各种变量（或参数）的不确定性（随机性）中发挥着重要作用。但是对任意一个变量，在传统的矿用设备可靠性分析中一般是将“时间”效应引起的不确定性，一统归于随机变量，即变量（参数）沿着时间坐标轴的随机演化被“压缩”成不随时间演化的“随机变量”。
矿用设备的使用条件恶劣，工作环境差，工况复杂，其载荷存在更大的不确定性。从系统（矿用设备系统）演化角度出发，其状态（性能）参数沿着时间坐标轴“观察”是一个随机过程。此外，矿用设备系统中部件（零件）“演化”的随机性，导致整个矿用设备系统未来的“不确定性”。今天，人们仍然会问：我们所使用的矿用设备会按照“预先”设计的路径走完它的“生命历程”吗？它的不确定性如何？或者是它将来任意时刻的可靠性如何？这成为对矿用设备需要回答的问题。
一般说来，一个矿用机械系统的未来常常既不是“完全不可预测”，也不是“尽在掌控之中”，而是“部分确定”与“部分不确定”的“组合体”。这种“部分确定”与“部分不确定”的“多少”则取决于系统自身的机制和环境等诸多因素影响以及它们复杂的耦合作用。这种多因素的影响及其耦合作用从工程的角度看是怎样的呢？能否将这些带有不确定性成分的作用机制进行某种“显式”化并给出矿用设备系统状态演化不确定性的过程表达和模型？
该书正是基于以上考虑，不刻意追求数学的严密而是从工程角度，对矿用设备状态分析理论进行探讨，建立矿用机械设备的时变不确定性分析理论，试图回答上述问题。
1 绪论1.1 概述1.2 不确定性研究现状2 时变不确定性分析的理论基础2.1 时变不确定性分析的理论基础2.1.1 测度与可测函数2.1.2 可测函数的积分2.1.3 随机变量2.2 随机变量概率分布函数2.2.1 随机变量及分布函数2.2.2 离散型随机变量及其分布2.2.3 连续型随机变量的几种常见分布2.3 随机过程2.3.1 随机过程的基本概念2.3.2 随机过程的数字特征及有限维分布函数族2.3.3 维纳过程2.3.4 伊藤过程2.4 随机微积分2.4.1 均方导数与均方积分2.4.2 随机伊藤微分2.4.3 随机伊藤积分2.5 小结3 时变不确定性分析理论3.1 矿山设备不确定性分析一般描述3.1.1 矿山设备系统的层次划分3.1.2 基于RBD的系统不确定性分析的一般描述3.2 时变不确定性分析模型3.2.1 数学模型建立3.2.2 时变不确定性分析的系统状态函数和许用函数3.2.3 时变不确定性分析模型一般形式3.2.4 时变不确定性寿命预测模型3.2.5 时变不确定性参数的意义及其计算3.2.6 几种特殊情形3.3 算例3.3.1 例题一3.3.2 例题二3.3.3 例题三3.3.4 例题四3.3.5 例题五3.4 小结4 多绳摩擦提升设备的时变不确定性分析4.1 概述4.1.1 基本动力学方程4.1.2 运动学与动力学分析4.2 动防滑的时变不确定性分析4.2.1 重载加速提升阶段防滑不确定性分析4.2.2 重载减速提升阶段防滑不确定性分析4.2.3 重载减速下放阶段防滑不确定性分析4.2.4 增大防滑可靠性的措施4.3 提升钢丝绳强度的时变不确定性分析4.3.1 钢丝绳最大应力4.3.2 时变不确定性分析4.4 小结5 斜井提升设备的时变不确定性分析5.1 概述5.2 斜井串车提升能力的时变不确定性分析5.2.1 斜井提升运动学与动力学5.2.2 提升能力时变不确定性分析5.3 斜井提升钢丝绳的时变不确定性分析5.4 斜井提升机的时变不确定性分析5.5 小结6 刮板输送机的时变不确定性分析6.1 概述6.2 输送能力的时变不确定性分析6.2.1 传统计算方法6.2.2 时变不确定性分析6.3 刮板链强度的时变不确定性分析6.3.1 运行阻力6.3.2 刮板链强度6.4 小结7 带式输送机的时变不确定性分析7.1 概述7.2 运行阻力与胶带张力7.2.1 运行阻力计算7.2.2 胶带张力计算7.3 胶带防滑的时变不确定性分析7.4 胶带垂度的时变不确定性分析7.5 胶带强度的时变不确定性分析7.6 小结8 电机车运输的时变不确定性分析8.1 概述8.2 列车运行理论8.2.1 列车运行基本方程8.2.2 机车牵引力8.2.3 机车制动力8.3 列车组粘着条件的时变不确定性分析8.4 列车组制动条件的时变不确定性分析8.5 小结9 矿山设备系统不确定性及状态预测9.1 系统不确定性预测9.2 复杂系统最大可预测时间9.2.1 可行性研究9.2.2 基于混沌的复杂机械系统状态预测思想9.2.3 复杂机械系统状态的最大可预测时间9.3 基于混沌的复杂机械系统状态预测9.3.1 复杂机械系统状态预测的动力学模型9.3.2 GMDH方法9.3.3 基于相空间重构的GMDH方法在复杂机械系统状态预测中的应用9.4 复杂系统GMDH建模技术及其设备寿命预测方法9.4.1 自组织理论的简介9.4.2 GMDH的发展9.5 未确知信息下的系统不确定性计算9.5.1 基于盲数理论的优化原理9.5.2 优化程序9.5.3 优化算例9.6 小结10 结束语10.1 矿山机械系统不确定性与时变性的机理研究与新模型发展10.2 矿山机械的时变参数和波动参数的试验研究10.3 基于时变不确定性理论和其他预测理论相结合的系统状态和寿命预测研究附录参考文献
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