基于动态时间规整和MSB分析的风电齿轮箱故障特征提取方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51605133
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Aiming to reduce the influences of planetary gear faults on the performance of wind turbine, this research will focus on the study of frequency and amplitude modulation characteristics, fault signal coupling modulation mechanism and the variation regularity of fault feature under different operating conditions in order to develop an effective signal demodulation and accurate faults quantification method for the condition monitoring and fault diagnosis of planetary gearbox. In this research, the methods of dynamic modeling, dynamic time warping (DTW) and modulation signal bispectrum analysis (MSB) will be applied for the dynamic characteristic analysis of the system and the signal processing algorithm developments. A planetary gearbox dynamics model will be built to simulate dynamic transmission process to study the frequency and amplitude modulation and nonlinear coupling characteristics caused by the gear faults. It aims to investigate the coupling modulation mechanism and its variation regularity under different faults and operating conditions. Considering the low signal-to-noise ratio (SNR) will affect the accuracy of the diagnosis result seriously, a novel SNR enhancement and signal stationary processing method is developed based on the DTW and phase compensation techniques combined with the modeling analysis results. Moreover, according to the mapping relationship between the frequency-amplitude modulation components and fault features, the development of fault feature extraction algorithms will be carried out based on the MSB analysis in order to extract the modulation signal components and fault feature parameters. And then to develop a quantitative diagnostic method for the typical planetary gear faults detection in real time. This research will pave a way for improving the reliability and effectiveness of planetary gearbox fault diagnosis and condition monitoring technology.
为了减少行星齿轮故障对风电机组效能的影响,本课题采用动力学建模分析及基于动态时间规整(DTW)和调制信号双谱分析(MSB)方法,重点研究风电类行星齿轮系统的幅频调制特性、故障信号耦合调制机理及其故障特征变化规律,建立有效的特征信号解调及故障准确量化方法。通过建立故障行星齿轮动力学模型对其传动过程进行理论分析,研究因故障引起的振动幅频调制过程及其非线性特性,揭示故障引起的振动响应之间的相互耦合调制机理和规律。考虑到测试信号的低信噪比将会严重影响诊断精度,结合理论参数模型和仿真分析,开展基于DTW和相位补偿技术的信噪比增强及信号稳态化处理方法研究。同时,研究信号的幅频调制成分与故障特征的映射关系,开展基于MSB分析的故障特征提取方法研究。提取确定表征故障特征的调制信号成分和故障特征参数,建立定量表达行星齿轮典型故障的诊断新方法,从而为提高行星齿轮箱故障诊断技术的可靠性和有效性提供理论基础和技术

结项摘要

风电齿轮传动系统动态响应的调制特性及故障耦合机制是机械故障诊断领域较为重要的研究问题,国内外对这类问题的研究很重视。项目针对行星齿轮传动系统的幅频调制特性、故障信号耦合调制机理及其故障特征变化规律,进行了深入的研究。首先,通过建立系统动力学模型,研究了因故障引起的系统动态响应的幅频调制过程及其非线性特性,揭示了故障引起的动态响应之间的相互耦合机理和规律;然后,利用理论研究成果,结合测试信号的低信噪比特性,提出了基于动态时间规整和相位预估补偿的信噪比增强和信号稳态化处理方法;最后,研究了动态响应的幅频调制成分与故障特征的映射关系,提出了基于调制信号双谱分析的信号解调和故障特征提取方法,建立了定量表达传动系统典型故障的诊断方法。项目取得的一系列研究成果,有效的提高了风电类齿轮传动系统故障诊断的精度和可靠性。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(6)
专利数量(7)
热效应和弹性变形耦合条件下浮环轴承润滑静特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    润滑与密封
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    师占群;康洋;王军事;张浩;甄冬
  • 通讯作者:
    甄冬
Quantitative Detection of Cracks in Steel Using Eddy Current Pulsed Thermography.
使用涡流脉冲热成像技术定量检测钢中的裂纹
  • DOI:
    10.3390/s18041070
  • 发表时间:
    2018-04-02
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shi Z;Xu X;Ma J;Zhen D;Zhang H
  • 通讯作者:
    Zhang H
Helical gear wear monitoring: Modelling and experimental validation
斜齿轮磨损监测:建模和实验验证
  • DOI:
    10.1016/j.mechmachtheory.2017.07.012
  • 发表时间:
    2017-11-01
  • 期刊:
    MECHANISM AND MACHINE THEORY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Brethee, Khaldoon F.;Zhen, Dong;Ball, Andrew D.
  • 通讯作者:
    Ball, Andrew D.
Effects of Bounded Uncertainties on the Dynamic Characteristics of an Overhung Rotor System with Rubbing Fault
有界不确定性对带摩擦故障的悬臂转子系统动态特性的影响
  • DOI:
    10.3390/en12224365
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Energies
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Fu Chao;Zhen Dong;Yang Yongfeng;Gu Fengshou;Ball Andrew
  • 通讯作者:
    Ball Andrew
Fault Identification of Broken Rotor Bars in Induction Motors Using an Improved Cyclic Modulation Spectral Analysis
使用改进的循环调制频谱分析识别感应电机中损坏的转子条的故障
  • DOI:
    10.3390/en12173279
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    ENERGIES
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Wang, Zuolu;Yang, Jie;Gu, Fengshou
  • 通讯作者:
    Gu, Fengshou

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其他文献

滑动轴承运行模态参数理论分析及试验验证
  • DOI:
    10.3969/j.issn.0254-0150.2021.07.014
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    润滑与密封
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王全召;陈阳;张浩;甄冬;师占群
  • 通讯作者:
    师占群
基于DirectSound的实时音频采集与声阵列定位系统研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    微计算机应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨亦春;滕鹏晓;甄冬
  • 通讯作者:
    甄冬
热效应影响下浮环轴承润滑静特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    润滑与密封
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    师占群;康洋;王军事;张浩;甄冬
  • 通讯作者:
    甄冬
浮环弹性变形对浮环轴承润滑特性的影响,
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    润滑与密封
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦超;张浩;甄冬;师占群
  • 通讯作者:
    师占群
应用Volterra级数识别液阻悬置非线性阻尼参数
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机械科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    甄冬;高中正;刘晓昂
  • 通讯作者:
    刘晓昂

其他文献

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甄冬的其他基金

基于阵列信号感知的行星齿轮传动系统声振机理及诊断方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于阵列信号感知的行星齿轮传动系统声振机理及诊断方法研究
  • 批准号:
    52275101
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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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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