航天器飞轮轴承的性能退化评估与寿命预测研究
批准号:
51775330
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
陈进
依托单位:
学科分类:
机械动力学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵发刚、周徐斌、申军烽、章振华、袁浩东、王诚柯、侯法涛、王佳琪
中文摘要
航天器飞轮 (反作用轮和动量轮)是航天器姿态控制系统的关键部件,其运转状态直接影响航天器在轨姿态控制能力。飞轮中的滚动轴承又是影响飞轮可靠性和制约航天器寿命的关键部件,因此,有必要对其进行性能退化评估和寿命预测。根据姿态控制的需要,航天器飞轮轴承常在变转速条件下工作,其次,当航天器经历日照区和阴影区时,还会产生较大的温度交变,进而导致轴承摩擦力矩(载荷)波动。上述的轴承工况变化给准确判断轴承状态带来影响,进而影响对轴承的性能退化评估与寿命预测。.本项目在动力学仿真和地面模型实验的基础上,研究轴承转速和温度变化对飞轮振动响应的影响,开展变工况条件下的特征提取,特征映射以及评估预测模型的研究,包括:变转速下飞轮振动参数化时频特征提取;基于冗余属性投影的变工况特征归一技术;基于动态贝叶斯网络的性能退化评估与寿命预测方法。本项目的研究成果将有效提高在轨航天器飞轮轴承性能退化评估和寿命预测的准确性。
英文摘要
Spacecraft flywheels (reaction wheels and momentum wheels) are key components of the attitude control system in spacecraft. The operation condition of flywheels can directly affect the attitude control ability for spacecraft. The rolling element bearing in spacecraft flywheel is a key part that can affect flywheel reliability and restrict spacecraft life. Therefore, it is necessary to carry out the research on performance degradation and life prediction of bearings in spacecraft flywheels. To fulfill the need of attitude control of spacecraft, flywheel bearings often work under varying rotating speed; at the same time, the alternating transition of spacecraft from the sunlight zone to the shadow zone causes fluctuation of friction torque in bearings. These varying operating conditions cause fluctuation of measured vibration signals, which causes difficulty in accurate performance assessment and life prediction of in-orbit bearings when directly using the measured vibration data..In this project, based on dynamic simulation and flywheel model experiment in ground, the influence of bearing speed and temperature variation on flywheel vibrations are studied. Feature extraction, feature mapping, assessment and prediction model under varying operating conditions will be investigated. The studies in this project include: parametric time-frequency feature extraction of flywheel vibration signals under varying rotating speed; feature normalization under varying working conditions based on nuisance attribute projection; performance degradation and life prediction of bearings in spacecraft flywheels based on dynamic Bayesian network. The study in this project will effectively increase the accuracy of the performance degradation and life prediction of in-orbit bearings of spacecraft flywheels.
航天器飞轮 (反作用轮和动量轮)是航天器姿态控制系统的关键部件,其运转状态直接影响航天器在轨姿态控制能力。飞轮中的滚动轴承又是影响飞轮可靠性和制约航天器寿命的关键部件,因此,有必要对其进行性能退化评估和寿命预测。根据姿态控制的需要,航天器飞轮轴承经常是在变转速条件下工作,轴承工况变化给准确判断轴承状态带来影响,进而影响对轴承的性能退化评估与寿命预测。.基于以上研究背景,本课题主要针对以下三个方面进行了方法研究:1)变转速非平稳信号的时频分析研究,包括线调频WVD技术和稀疏时频表示技术;(2)基于全局稀疏编码的移不变字典的轴承变转速工况故障诊断;(3) 特征融合与深度学习进行轴承的剩余寿命预测。研究方法在现有轴承台架以及飞轮轴承试验台架上进行了验证。
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Wavelet Features and Hidden Markov Model-Based Aerodynamic Instability Detection for Compressors
基于小波特征和隐马尔可夫模型的压缩机气动不稳定性检测
DOI:
10.1115/1.4044495
发表时间:
2019-11
期刊:
JOURNAL OF TURBOMACHINERY-TRANSACTIONS OF THE ASME
影响因子:
1.7
作者:
[Wang Jiaqi, Chen Jin, Dong Guangming, Hua Hongxing]
通讯作者:
Hua Hongxing
Application of Improved Genetic Programming for Feature Extraction in the Evaluation of Bearing Performance Degradation
改进遗传编程特征提取在轴承性能退化评估中的应用
DOI:
10.1109/access.2020.3019439
发表时间:
2020
期刊:
IEEE Access
影响因子:
3.9
作者:
[Wang Hao, Dong Guangming, Chen Jin]
通讯作者:
Chen Jin
Compressed sensing with nonconvex sparse regularization and convex analysis for duct mode detection
用于管道模式检测的非凸稀疏正则化和凸分析的压缩感知
DOI:
10.1016/j.ymssp.2020.106930
发表时间:
2020-11
期刊:
Mechanical Systems and Signal Processing
影响因子:
8.4
作者:
[Hou Fatao, Chen Jin, Dong Guangming]
通讯作者:
Dong Guangming
Fault diagnosis for rolling bearings under unknown time-varying speed conditions with sparse representation
未知时变速度条件下滚动轴承的稀疏表示故障诊断
DOI:
10.1016/j.jsv.2020.115854
发表时间:
2021-03-03
期刊:
JOURNAL OF SOUND AND VIBRATION
影响因子:
4.7
作者:
[Hou, Fatao, Selesnick, Ivan, Dong, Guangming]
通讯作者:
Dong, Guangming
DOI:
--
发表时间:
2020
期刊:
北京信息科技大学学报(自然科学版)
影响因子:
--
作者:
[王豪, 董广明, 陈进, 赵发刚]
通讯作者:
赵发刚
共 10 条
旋转机械瞬态声场重建与特征提取方法研究
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批准号:51475286
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2014
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负责人:陈进
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依托单位:
基于隐马尔科夫模型的机械设备性能退化评估与预测研究
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批准号:51175329
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:陈进
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依托单位:
基于循环统计量的盲源分离方法研究及其在旋转机械故障特征提取中的应用
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批准号:50875162
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项目类别:面上项目
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资助金额:36.0万元
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批准年份:2008
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负责人:陈进
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依托单位:
面向IMS并基于信息融合的设备性能退化评估与预测
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批准号:50675140
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2006
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负责人:陈进
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依托单位:
基于循环平稳信号处理的微弱机械故障提取方法
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批准号:50175068
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项目类别:面上项目
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资助金额:18.0万元
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批准年份:2001
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负责人:陈进
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依托单位:
小波分析方法在结构损伤检测中的应用研究
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批准号:10176014
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:18.0万元
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批准年份:2001
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负责人:陈进
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依托单位:
国内基金
海外基金