風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性劣化趨勢預(yù)測方法研究

【摘要】：大型旋轉(zhuǎn)機(jī)電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行對經(jīng)濟(jì)和社會(huì)具有重要影響，保障其安全穩(wěn)定運(yùn)行的研究工作具有重要意義，也是國內(nèi)外學(xué)者面臨的重要課題。風(fēng)電機(jī)組是一種典型的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其傳動(dòng)系統(tǒng)由穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)劣化為非穩(wěn)定狀態(tài)有一個(gè)發(fā)展變化的過程，大部分劣化發(fā)展趨勢依存于時(shí)間歷程。若能夠?qū)鲃?dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性劣化趨勢進(jìn)行有效預(yù)測，揭示劣化發(fā)生、發(fā)展直至惡化的演變過程，則有利于實(shí)施預(yù)知維護(hù)，避免惡性事故發(fā)生，為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供科學(xué)手段。 本論文以風(fēng)電機(jī)組為研究對象，對其傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性劣化趨勢預(yù)測方法開展了深入的研究，主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)有： (1)研究風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性劣化信息預(yù)處理方法，提出基于Birgé-Massart閾值的小波變換模極大值弱信息預(yù)處理算法。該算法利用信號(hào)和噪聲在多尺度空間中的小波變換模極大值隨尺度增大所具有的不同傳播特性，采用Birgé-Massart懲罰策略獲取閾值，調(diào)節(jié)閾值獲得小波分解各尺度上合適的模極大值點(diǎn)序列，增強(qiáng)獲取信號(hào)突變點(diǎn)的能力，解決運(yùn)行穩(wěn)定性劣化進(jìn)程中早期劣化特征信息微弱，穩(wěn)定性劣化特征往往被變工況等非劣化信息淹沒的問題。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，該信號(hào)預(yù)處理方法能夠凸顯狀態(tài)特征信息，獲得較小的均方根誤差以及較高的信噪比，能夠進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)特征弱信息的預(yù)處理。 (2)研究高階累積量劣化特征提取方法，提出基于敏感性、趨勢性、差異性、一致性判斷特征提取方法的趨勢預(yù)測適用性的方法，解決變工況、非平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)下，劣化特征與變工況等非劣化特征耦合難以分離，以及劣化趨勢預(yù)測研究中特征提取方法的選擇缺少理論依據(jù)的問題。傳動(dòng)系統(tǒng)多種劣化類型下不同劣化程度狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可對不同特征提取方法分離劣化特征的性能進(jìn)行有效分析。 (3)提出“1.5維譜頻帶能量均值”的概念，提出基于“1.5維譜頻帶能量均值”的隱馬爾可夫運(yùn)行穩(wěn)定性劣化趨勢預(yù)測方法。融合1.5維譜和四階累積量對角切片譜特征提取方法獲取多種劣化類型下不同劣化程度狀態(tài)的運(yùn)行穩(wěn)定性劣化特征向量，建立風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)多種劣化類型模型，診斷傳動(dòng)系統(tǒng)的劣化類型，根據(jù)頻帶能量均值對具體劣化類型下狀態(tài)的劣化程度進(jìn)行量化，獲得劣化程度量化區(qū)間，建立運(yùn)行穩(wěn)定性劣化的狀態(tài)序列，應(yīng)用隱馬爾可夫模型對劣化狀態(tài)進(jìn)行趨勢預(yù)測研究。開展工業(yè)現(xiàn)場風(fēng)電機(jī)組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，該方法能夠揭示設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性劣化的趨勢，可以作為確定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及判斷系統(tǒng)劣化趨勢的依據(jù)。 (4)提出基于“劣化演化矩陣”的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性劣化狀態(tài)評價(jià)方法，定義穩(wěn)定性劣化均值、穩(wěn)定性劣化方差等狀態(tài)劣化趨勢的表征參數(shù)。面向風(fēng)場風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行基于該評價(jià)方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明該方法可以準(zhǔn)確描述穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)劣化為非穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的劣化演化過程，能夠?qū)υO(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效評價(jià)。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng) 穩(wěn)定性劣化 高階累積量 特征提取 HMM 趨勢預(yù)測 狀態(tài)評價(jià)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 課題研究背景與意義13-16
• 1.1.1 課題來源13
• 1.1.2 課題研究的背景13-15
• 1.1.3 課題研究的意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3 主要研究內(nèi)容及總體框架20-23
• 第2章 基于BIRGé-MASSART 閾值的狀態(tài)特征弱信息預(yù)處理方法研究23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 狀態(tài)特征弱信息預(yù)處理方法的基本原理23-26
• 2.2.1 信號(hào)的奇異性分析23-24
• 2.2.2 狀態(tài)特征弱信息預(yù)處理方法的基本原理24-26
• 2.3 Birgé-Massart 懲罰策略下的閾值確定方法26
• 2.4 狀態(tài)特征弱信息預(yù)處理方法的實(shí)現(xiàn)26-28
• 2.4.1 預(yù)處理方法的基本思想26-27
• 2.4.2 預(yù)處理算法27-28
• 2.5 仿真驗(yàn)證28-30
• 2.6 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證30-35
• 2.6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集30-32
• 2.6.2 預(yù)處理結(jié)果與討論32-35
• 2.7 本章小結(jié)35-37
• 第3章 運(yùn)行穩(wěn)定性劣化的高階累積量特征提取方法研究37-72
• 3.1 引言37
• 3.2 高階累積量的基本理論37-41
• 3.2.1 高階累積量的定義38-39
• 3.2.2 高階累積量和高階矩的轉(zhuǎn)換關(guān)系39-40
• 3.2.3 高階累積量的性質(zhì)40-41
• 3.3 高階累積量譜的基本理論41-44
• 3.3.1 高階累積量譜的定義41
• 3.3.2 高階累積量譜的性質(zhì)41-44
• 3.4 1.5 維譜運(yùn)行穩(wěn)定性劣化特征提取方法研究44-48
• 3.4.1 1.5 維譜的定義及性質(zhì)分析44-47
• 3.4.2 1.5 維譜的實(shí)現(xiàn)算法47-48
• 3.5 四階累積量對角切片譜運(yùn)行穩(wěn)定性劣化特征提取方法研究48-51
• 3.5.1 四階累積量對角切片譜的定義及性質(zhì)分析48-50
• 3.5.2 四階累積量對角切片譜的實(shí)現(xiàn)算法50-51
• 3.6 高階累積量對角切片譜劣化特征提取性能的實(shí)驗(yàn)研究51-71
• 3.6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備51-52
• 3.6.2 實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集52-58
• 3.6.3 特征提取方法的劣化特征提取性能分析58-70
• 3.6.4 特征提取方法的趨勢預(yù)測適用性討論70-71
• 3.7 本章小結(jié)71-72
• 第4章 基于HMM的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性劣化趨勢預(yù)測方法研究72-105
• 4.1 引言72
• 4.2 馬爾可夫鏈的基本理論72-75
• 4.2.1 馬爾可夫鏈的基本概念72-73
• 4.2.2 馬爾可夫鏈的類型73-75
• 4.3 隱馬爾可夫模型的基本理論75-78
• 4.4 HMM 的基本算法78-83
• 4.4.1 前向—后向算法78-80
• 4.4.2 Viterbi 算法80-81
• 4.4.3 Baum-Welch 算法81-83
• 4.5 HMM 的類型及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)83-87
• 4.5.1 按觀測變量分類83
• 4.5.2 按照馬爾可夫鏈形狀分類83-85
• 4.5.3 其他類型的 HMM85-86
• 4.5.4 HMM 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)86-87
• 4.6 HMM 的算法實(shí)現(xiàn)問題87-90
• 4.6.1 初始模型的選取87
• 4.6.2 算法下溢問題的處理87-89
• 4.6.3 多觀測值序列輸入問題89-90
• 4.7 基于 HMM 的運(yùn)行穩(wěn)定性劣化趨勢預(yù)測方法研究90-96
• 4.7.1 預(yù)測方法的基本思想與預(yù)測流程90-92
• 4.7.2 運(yùn)行穩(wěn)定性劣化類型的診斷方法92-94
• 4.7.3 運(yùn)行穩(wěn)定性劣化趨勢預(yù)測方法94-96
• 4.8 工業(yè)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證96-104
• 4.8.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備96-97
• 4.8.2 實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集97-98
• 4.8.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的特征提取98-100
• 4.8.4 預(yù)測結(jié)果與討論100-104
• 4.9 本章小結(jié)104-105
• 第5章 風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性劣化狀態(tài)的評價(jià)方法研究105-119
• 5.1 引言105
• 5.2 劣化演化矩陣的建立105-108
• 5.3 運(yùn)行穩(wěn)定性劣化程度的表征參數(shù)研究108-111
• 5.4 運(yùn)行穩(wěn)定性劣化狀態(tài)的評價(jià)方法研究111-113
• 5.5 基于現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的運(yùn)行穩(wěn)定性劣化狀態(tài)的評價(jià)研究113-118
• 5.5.1 風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)劣化演化矩陣的建立113-114
• 5.5.2 風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性劣化程度的表征參數(shù)114-116
• 5.5.3 風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性劣化狀態(tài)的評價(jià)116-118
• 5.6 本章小結(jié)118-119
• 結(jié)論與展望119-122
• 結(jié)論119-120
• 創(chuàng)新點(diǎn)120
• 展望120-122
• 參考文獻(xiàn)122-131
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單131-133
• 致謝133

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力士樂液壓風(fēng)扇傳動(dòng)系統(tǒng):讓發(fā)動(dòng)機(jī)保持理想溫度    云清;

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傳動(dòng)系統(tǒng)柔性化理論依據(jù)    王書林;崔文好;

化灰機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)安裝工藝研究    史文勝;

精密空氣靜壓導(dǎo)軌組件傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析    龍威;趙彬;

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車輛傳動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)部件扭振固有特性測試方法研究    趙克剛;姚偉浩;

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為城軌列車裝上“中國心”    本報(bào)記者 唐克軍 本報(bào)通訊員 王鳳金

上推后傳動(dòng)系統(tǒng)配套出口船    通訊員 張華

北車青島四方所科研成果打破國外壟斷    王鳳金

斯維奇公司5兆瓦傳動(dòng)系統(tǒng)在海裝風(fēng)電近海機(jī)組成功運(yùn)行    MEB記者 天怡

Romax推出風(fēng)機(jī)大兆瓦傳動(dòng)系統(tǒng)    記者 陸宇

工程船傳動(dòng)系統(tǒng)成杭齒新亮點(diǎn)    金小萍

TFE開發(fā)機(jī)載傳動(dòng)系統(tǒng)新技術(shù)    曉文

GKN計(jì)劃擴(kuò)展在華業(yè)務(wù)    記者 賴瑛

英國GKN傳動(dòng)系統(tǒng)部加快中國拓展    肖燕

東安集團(tuán)直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)研制結(jié)碩果    張曉薇

雙速卷揚(yáng)機(jī)多流傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模及動(dòng)態(tài)性能分析    林超

大型風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)退化的振動(dòng)特征研究    谷泉

大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)性能研究    許焰

汽車螺旋錐齒輪傳動(dòng)耦合非線性振動(dòng)研究    王立華

風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性劣化趨勢預(yù)測方法研究    蔣章雷

城市公交靜液傳動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能分析    孫俊偉

基于虛擬樣機(jī)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析    周泉

數(shù)控伺服壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)特性分析及其結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)研究    蘇敏

行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究    張海峰

步進(jìn)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)仿真研究    許立新

二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)及控制性能研究    曹輝

液壓機(jī)械無級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)及控制仿真研究    魯峣

二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)控制的研究    余文霞

倉儲(chǔ)物流設(shè)備靜壓傳動(dòng)系統(tǒng)的研究與開發(fā)    李偉榮

面向冗余驅(qū)動(dòng)的空間切換傳動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究    李偉超