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基于域适应组稀疏表示的风机轴承早期故障感知和预测方法研究
结题报告
批准号:
51905065
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
郑凯
依托单位:
学科分类:
E0503.机械动力学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
风机轴承的安全可靠运行是延长风力发电机服役时间和降低其维护费用的关键环节。针对强噪声、变工况条件下风机轴承早期故障感知和预测的难题,本项目提出了基于域适应组稀疏理论的风机轴承早期故障感知和预测的新方法,主要研究内容包括:研究基于域适应组稀疏的风机轴承早期故障感知和预测的新理论,建立早期故障感知、时频特征域空间对齐、早期故障预测的集成式故障诊断框架;研究基于时频加权组稀疏表示的早期故障特征表示方法,实现风机轴承早期故障的感知与解耦;研究基于域适应组稀疏的风机轴承变工况时频特征域空间对齐方法,消除强噪声、变工况因素的影响;研究基于多状态级联域共享时频稀疏特征的风机轴承早期故障预测方法,实现强噪声、变工况条件下风机轴承的早期故障预测。本项目研究成果对丰富机械故障诊断理论,降低我国风力发电设备维护费用、延长其服役时间具有重要意义。
英文摘要
The safe and reliable operations of wind turbine bearings are key factors to extend the service life and reduce the maintenance costs of wind turbines. It is a great challenge to detect and predict the early fault of wind turbine bearing under strong noise and variable working conditions. To address these issues, this project proposes a new method for early fault detection and prediction of wind turbine bearings based on domain adaptation group sparse representation theoretical framework. The main research topics of this research include:Firstly, an integration framework of wind turbine bearing fault diagnosis is established based on domain adaptation group sparse representation, which are composing of the theories of early fault detection, time and frequency feature domain alignment and early fault prediction. Secondly, a method is studied to detect the early fault of wind turbine bearings based on time and frequency domain weighted group sparse representation. Thirdly, the time and frequency domain spatial alignment method based on domain adaptation group sparse representation is proposed to eliminate the influence of strong noise and variable working conditions. Finally, the early fault prediction method based on multi-state cascaded domain shared time-frequency sparse features is researched to predict the early fault of wind turbine bearings under strong noise and variable working conditions. The achieved results have the potential to enrich the theory of mechanical fault diagnosis, reducing the maintenance cost of wind turbine and extend their service time.
健康监测与故障诊断对风电轴承运行安全至关重要。针对强噪声、变工况条件下风机轴承早期故障诊断难题,本项目开展了基于域适应组稀疏表示的风机轴承早期故障诊断方法研究。首先分析了风电轴承故障特征时频特性,研究了基于多域时频稀疏表示的故障诊断方法;而后,研究了跨工况轴承故障智能诊断策略,实现了变工况条件轴承智能诊断。本项目主要研究内容及结果如下:(1)揭示了风电轴承振动故障信号频域组内组间稀疏特性、频带组稀疏特性和同步低秩组稀疏特性,分别提出了频域组内组间稀疏建模、频域稀疏精英组套索降噪算法、自适应频域组稀疏分解和同步低秩稀疏分解的轴承早期故障特征表征与解耦方法。(2)提出了跨工况故障诊断策略,分别提出了基于差异聚类对抗迁移学习和基于优化判决空间元学习轴承故障诊断方法,为小样本和变工况下的轴承故障智能诊断提供了良好的基础。(3)构建了轴承故障模拟实验台,通过实验验证与工程应用,验证了提出方法的有效性。本项目研究成果为风电轴承智能运维提供了有效的分析手段,具有重要的理论意义与实用价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:https://doi.org/10.1016/j.isatra.2023.02.020
发表时间:--
期刊:ISA Transactions
影响因子:--
作者:Zheng Kai;Yao Dengke;Shi Yang;Wei Bo;Yang Dewei;Zhang Bin
通讯作者:Zhang Bin
DOI:10.1109/tii.2020.3011065
发表时间:2021-07
期刊:IEEE Transactions on Industrial Informatics
影响因子:--
作者:Kai Zheng;Tianliang Li;Zuqiang Su
通讯作者:Zuqiang Su
DOI:--
发表时间:2020
期刊:仪器仪表学报
影响因子:--
作者:谭峰;李成南;萧 红;苏祖强
通讯作者:苏祖强
Thermal error prediction of machine tool spindle using segment fusion LSSVM
基于分段融合LSSVM的机床主轴热误差预测
DOI:10.1007/s00170-021-07066-7
发表时间:2021-04-24
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY
影响因子:3.4
作者:Tan, Feng;Yin, Guofu;Wang, Xin
通讯作者:Wang, Xin
Motor Imagery Classification via Kernel-Based Domain Adaptation on an SPD Manifold.
通过 SPD 流形上基于内核的域适应进行运动意象分类
DOI:10.3390/brainsci12050659
发表时间:2022-05-18
期刊:Brain sciences
影响因子:3.3
作者:
通讯作者:
桨轴轴承微小故障光纤多域时空协同感知与深度稀疏度量可释诊断
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    郑凯
  • 依托单位:
舰船传动轴承早期故障深度稀疏学习与域泛化可解释诊断研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    郑凯
  • 依托单位:
国内基金
海外基金