高维经验模式分解理论及其在设备早期故障诊断中的应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51475339
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The early fault signals of the mechanical equipment are usually weak signals which are submerged in the strong background signal and strong noise, nonlinear and non-stationary characteristics of the weak signals are obvious, so the traditional methods are difficult to identify and extract them from the collected signals. The High-dimensional Empirical Mode Decomposition (HEMD) algorithm is proposed in this project. One dimensional signal would be reconstructed in the high-dimensional phase space through the phase-space reconstruction method. The high-dimensional signal is decomposed into a series of Intrinsic Mode Function (IMFS) by HEMD. And the attractor mainstream recognition technology and local projection method are used to bring the high-dimensional signal down to the one dimension signal. The gear and bearing fault signal feature extraction and fault classification are researched based on this method. The research ideas are as follows: (1)The multivariate empirical mode decomposition (MEMD) principle is researched and its application to the field of mechanical fault diagnosis. (2)The multiple empirical mode decomposition is promoted to the high-dimensional empirical mode Decomposition (HEMD) by phase-space reconstruction method, researching the HEMD decomposition principle and exploring the effective method of calculating the local average of the high-dimensional signals. (3)The available means of inhibition of endpoint effect and modal aliasing phenomenon in the HEMD decomposition are researched, in order to increase the effectiveness of HEMD decomposition. (4)Research on the fault feature extraction and the fault classification based on decomposition of HEMD , which would provide a new method for early fault diagnosis and technical support of the equipment.
机械设备的早期故障信号通常为淹没在强背景和强噪声中的微弱信号,非线性和非平稳性特征明显,采用传统的方法难以识别和提取。本项目提出了高维经验模式分解(HEMD)理论,通过将一维信号重构到高维相空间中,对高维信号进行HEMD分解,分解成一系列高维固有模态函数,利用吸引子主流识别技术和局部投影算法,将高维信号降为一维信号,在此基础上实现齿轮和轴承早期故障信号的特征提取与故障分类。该项目的研究思路如下:(1)研究多元经验模式分解原理,并将其应用到机械故障诊断领域中。(2)结合相空间重构技术,将多元经验模式分解推广到高维经验模式分解(HEMD),研究HEMD的分解原理,探索计算高维信号局部均值的有效方法。(3)寻求HEMD分解理论中有效抑制端点效应和模态混叠现象的方法,提高HEMD分解的有效性。(4)研究基于HEMD分解的故障特征提取算法和故障分类算法,以期为设备早期故障诊断提供新的方法和技术支撑。

结项摘要

本项目按照计划完成了既定研究内容,在课题组原有故障诊断研究的基础上,针对采用多个传感器采集到的多元信号,通过多元EMD分解及高维EMD分解进行特征提取和故障分类,完成设备的早期故障诊断。首先,针对EMD进行了深入的理论及应用研究。提出了自适应噪声辅助完全集合EMD,再生相移正弦辅助EMD,及类似EMD的衍生算法自适应局部迭代滤波。并利用特征IMF进行早期故障特征提取与故障演化追踪。其次,采用多元EMD进行多元信号的早期故障特征提取与分类。提出了多元EMD,噪声辅助多元EMD,自适应噪声辅助多元EMD,及自适应投影本征变换多元EMD等方法,并将上述理论应用于设备的早期故障诊断中。并对多元EMD进行凸优化,更好的进行设备早期故障的特征提取。最后,采用高维EMD在高维相空间中实现早期故障分类及特征提取。对采用相空间重构的多种熵及张量分解等高维算法进行深入理论研究,在已有的对传统一维EMD研究的基础上,将EMD推广到二维EMD,三维EMD及高维EMD中,实现信号的高维EMD分解。通过对一维信号重构到高维相空间中后的分析,提取出一维空间中不易识别的隐含信息,从而更好的进行故障识别及分类。

项目成果

期刊论文数量(42)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
A delay-and-Boolean-ADD imaging algorithm for damage detection with a small number of piezoceramic transducers
一种用于少量压电陶瓷换能器损伤检测的延迟和布尔ADD成像算法
  • DOI:
    10.1088/0964-1726/25/9/095030
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    SMART MATERIALS AND STRUCTURES
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Lu Guangtao;Li Yourong;Song Gangbing
  • 通讯作者:
    Song Gangbing
Multivariate empirical mode decomposition and its application to fault diagnosis of rolling bearing
多元经验模态分解及其在滚动轴承故障诊断中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.ymssp.2016.03.010
  • 发表时间:
    2016-12-15
  • 期刊:
    MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Lv, Yong;Yuan, Rui;Song, Gangbing
  • 通讯作者:
    Song, Gangbing
Optimized Adaptive Local lterative Filtering Algorithm Based on Permutation Entropyfor Rolling Bearing Fault Diagnosis
基于排列熵的滚动轴承故障诊断优化自适应局部迭代滤波算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Entropy
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Yong Lv;Yi Zhang;Cancan Yi
  • 通讯作者:
    Cancan Yi
基于凸优化的激光诱导击穿光谱基线校正方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柯轲;吕勇;易灿灿
  • 通讯作者:
    易灿灿
Improved Dynamic Mode Decomposition and Its Application to Fault Diagnosis of Rolling Bearing.
改进的动模态分解及其在滚动轴承故障诊断中的应用
  • DOI:
    10.3390/s18061972
  • 发表时间:
    2018-06-19
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Dang Z;Lv Y;Li Y;Wei G
  • 通讯作者:
    Wei G

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其他文献

青冈栎次生林林木综合竞争压力指数研究
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    朱光玉
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    10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.01.018
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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    --
  • 发表时间:
    --
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    常素华
非趋势波动分析及其在齿轮故障识别中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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稀少群团状植被自适应群团抽样适宜的单元大小
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱光玉;李新建;陈振雄;吕勇
  • 通讯作者:
    吕勇

其他文献

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吕勇的其他基金

动模式分解理论及其在设备早期故障诊断中的应用研究
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  • 项目类别:
    面上项目
基于加权相空间重构的早期故障特征提取理论研究
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  • 批准年份:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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