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机电装备复杂非平稳信号特征提取与监测诊断技术

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-09-21 16:17:42

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 董欢欢 | 2022-09-21 16:17:43

      航空航天、能源、国防等领域的重要装备对运行安全、可靠性要求严苛。如何准确识别装备的动力学特性、评估关键易损零部件的健康状态,是保障服役安全、避免意外事故的关键技术。然而,该技术的难点之一在于,当装备在非平稳工况下运行(如速度、负荷随时间变化)时,所采集的信号特征具有非平稳特点。传统的特征提取技术如时域指标分析、频谱及包络谱分析等均基于平稳性假设,不再满足非平稳特征提取要求。而现有的非平稳信号分析方法存在关键理论瓶颈,无法实现高分辨率特征提取。本成果基于原创的自适应迭代广义解调分析理论,能够有效识别并表达非平稳特征,可用于复杂装备的监测诊断等领域。

      技术优势:

      1. 能够准确辨识机械信号中的时变频率成分。

      2. 即使在强噪声干扰下,亦可自动甄别较弱的故障特征并准确揭示。

      3. 具备高时频分辨率,不受交叉项/自项干扰。性能指标:理想时频分辨率、微弱特征自动识别。

      成果亮点:

       1. 具有自主知识产权,研究成果已授权国家发明专利2项;

       2. 技术先进性:国际先进,比现有时频分析方法具备更高的分辨率、抵抗噪声干扰能力;

       3. 获2020年教育部自然科学二等奖。

航空航天领域中,关键结构及搭载设备受到负载力学环境激励,亟需高精度的非平稳信号特征辨识技术,以指导结构设计和可靠性评估。

风力发电领域中,为避免计划外停机并减少人工拆装维护成本,亟需高精度故障特征提取技术,以远程诊断风电传动系统异常,指导开展主动性维护。

冯志鹏教授,长期从事机械故障诊断与信号分析的研究。机电系统动力学与故障诊断科研梯队由冯志鹏教授带领,现有专职教师3人,博士研究生7人,硕士研究生12人。研究方向主要包括机电系统动力学、健康监测与故障诊断、信号处理、人工智能。团队拥有电机-行星齿轮传动系统、轴承、转子综合实验台、LMS数据采集系统、PCB系列传感器等仪器设备。近年来,承担国家重点研发、国家自然科学基金等项目6项。对交通车辆和能源动力等领域中的机电系统动力学机理、复杂非平稳信号特征分析、智能诊断等问题进行了系统深入研究,在Mechanical Systems and Signal Processing、Journal of Sound and Vibration、IEEE、ASME等期刊上发表论文40余篇,出版学术专著2本。

航空航天领域中,通过有效准确的特征提取,能够揭示潜在的安全隐患,避免因结构安全问题对航天发射任务造成影响;

能源电力领域,尽早地诊断、定位故障,能够避免计划外停机,指导相关维修与备件管理,为相关企业大大降低运行维护成本。

合作方式:技术许可合作开发

研究实施情况:已完成非平稳特征提取技术国内外研究现状调研、已投入人力进行先进自适应迭代广义解调理论研究,已基于Matlab平台搭建应用算法程序,并在旋转机械振动信号分析中得到检验。

期望技术转移成交价格(大概金额)100万元