光电关键设备的健康状态评估分析方法与系统实现

这是一篇关于光电设备,健康状态评估,指标体系,AHP的论文, 主要内容为光电设备广泛应用于现代靶场跟踪测量领域,在导弹外弹道测试以及姿态测量中占有举足轻重的地位。针对光电设备的健康状态评估是保证其运行安全性和可靠性的重要保障手段,也是运行、检修与维护的重要依据,具有相当的技术先进性和实施迫切性。从当前的研究来看,由于其针对性和专业性较强,应用于光电设备的健康状态评估技术方法研究相对较少,整体评估的准确性有待提高。造成这样的原因有二:一方面光电设备状态参量类型多、数据大,构建数据综合分析评估模型困难;另一方面时常由于传感器、装置异常、环境变化等因素影响在线监测数据的稳定性和可靠性。如果只采用传统的状态阈值判定法,则不能对其健康状态合理量化,设备的异常状态难以准确、及时地得到发现。针对上述需求,本论文针对大型光电设备结构复杂、故障传播途径复杂、扩散速度未知等特性,分析了目前这类对象在健康评估上的研究现状与面临的问题,结合某大型光电设备运行和维护的的实际需求,设计了光电设备健康评估方法并在软件平台上进行了实现。论文所做的工作如下:1、针对光电设备的健康状况管理需求,综述了光电设备的特点和健康评估现状,分析了与运行过程相关的试验要求和健康评估现状,对既有光电设备在结构组成与影响运行安全性可靠性的多个问题进行了深入的分析,以设备健康评估为研究的主要目标提出了技术路线。2、根据光电设备的功能结构,通过分析光电设备关键部件的故障特征和退化特性在时间维度、空间维度的规律,得到光电设备的健康评价指标体系。在此基础上建立了光电设备健康评估模型:首先划分健康状态等级;其次建立评估指标与健康状态等级的对应关系以及采用AHP法获取评估系统中各指标权重;再提出基于劣化度的光电关键设备综合评估模型并获得各项目层的健康评估结果;最后结合光电设备健康评估指标,以某大型光电设备为验证对象验证其可靠性。3、根据光电设备的实际情况与健康评估现状,确定系统需求并完成系统设计与实现。首先对系统架构进行总体设计;其次详细设计了数据库和系统功能,明确了每个功能模块所具备的功能、操作流程和技术手段;最后,根据系统需求、总体设计、详细设计,完成光电设备健康状态评估系统的搭建,实现并验证系统的评估功能,从而形成一个完整的B/S架构的光电设备健康状态评估系统。综上所述,通过对大型复杂光电设备的健康状态评估的研究和系统实现,提出了有效的光电设备健康评估方法,建立了相应的健康管理平台,为光电设备健康管理维护的工作提供了一种设计思路和实现方法。

航空发动机燃油分配器健康状态评估及寿命预测研究

这是一篇关于航空发动机燃油分配器,健康状态评估,寿命预测,云模型,双向长短期记忆网络的论文, 主要内容为航空发动机代表着一个国家的综合国力,是保证国防安全和国家战略优势的核心技术。燃油分配器作为航空发动机燃油系统中的关键部件之一,对其运行的可靠性、安全性、经济性的要求越来越高。由于缺少对燃油分配器的监测手段,国内在燃油分配器健康管理方向研究成果较少,给燃油分配器的维护工作造成很大困难。本文在搭建燃油分配器性能试验台的基础上,开展燃油分配器健康状态评估与寿命预测研究工作,研究确定了燃油分配器各指标权重及各健康状态云化区间阈值,改进云模型结构并优化云重心评价方法,并根据评估结果判断是否对设备进行寿命预测。同时设计基于深度置信网络(Deep Belief Network,DBN)、鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)、双向长短期记忆网络(Bidirectional Long Short-Term memory,Bi LSTM)的寿命预测模型,科学地对燃油分配器进行健康状态评估与寿命预测。首先,设计了燃油分配器健康状态评估与寿命预测的总体方案,搭建燃油分配器性能试验台,通过操作试验台模拟燃油分配器工作状态,使用Lab VIEW数控采集系统对燃油分配器运行状态进行监测并保存其运转数据。其次,针对指标复杂的燃油分配器,本文提出了基于改进云模型的燃油分配器健康状态评估模型,通过改进云模型结构使得模型能较好地表示相邻状态等级间的模糊性,有效提高了模型评价的准确率。为了解决云化区间阈值受人主观经验影响的问题,通过组合赋权法将熵权法和三标度层次分析法的主客观指标权重进行组合;使用K-means算法对实测数据进行聚类得到各指标状态区间阈值,进而确定云化区间;经实例验证该方法合理有效,便于维护人员了解燃油分配器的运行状态。再次,针对单一寿命预测模型准确度低的问题,本文通过DBN提取设备退化特征构建健康指标,使用WOA对Bi LSTM网络参数进行寻优,再将健康指标输入优化好的模型中进行寿命预测,构建应用于燃油分配器的DBN-WOA-Bi LSTM寿命预测模型。该模型预测精度更高,更加符合燃油分配器的性能退化趋势,准确地预测了燃油分配器的剩余寿命。最后,开发了燃油分配器健康状态评估与寿命预测仿真平台。将QT5.12作为软件系统的开发环境,选用My SQL数据库存储燃油分配器的检测数据及仿真软件得出的维护决策。该软件系统清晰易懂,根据界面引导即可得到健康状态评估及寿命预测结果,便于维护人员操作,在系统使用过程中证实了本文所提方法的可行性,在燃油分配器健康状态评估与寿命预测中发挥了重要作用。

加工中心进给系统健康状态评估

这是一篇关于进给系统,信号采集,特征值筛选,健康状态评估,系统设计的论文, 主要内容为进给系统作为数控机床的子系统,其可靠性能够直接影响被加工件精度,其重要程度不言而喻。当进给系统发生故障时,需要进行停机检修,这在降低工作效率的同时,也会导致维护成本增加。通过对进给系统退化过程进行监测及健康状态评估,能够合理制定预防维修策略,延长进给系统及整机的使用寿命。本文以进给系统为研究对象,在综合分析健康状态评估等相关技术的国内外研究现状的基础上,完成进给系统状态监测方案设计、健康状态评估及系统设计。(1)进给系统关键件及监测量的选取。从数控机床进给系统结构及工作原理着手,针对当前机电设备关键件的选取方式不能完整表达设备运行状态的缺陷,通过进给系统逆向FTF分析,完成进给系统关键件及监测量的选取,选择伺服系统、丝杠及轴承作为关键件,选择电流信号、振动信号作为监测量。(2)进给系统监测信息采集及信号处理。通过基于外置与内置传感器两种方法进行进给系统运行状态的信息采集,并对传感器的种类、测点的选择以及数据传输至PC端的方式进行选择,最终对加工参数及工况等进行设计,从而输出进给系统状态监测方案并进行信号采集。通过EEMD结合小波阈值的方法完成对原始信号预处理得到重构信号,计算其时域、频域上的特征值并用PCA算法进行筛选。(3)进给系统健康状态评估及系统设计。以PCA筛选的特征值为评价指标,以进给系统关键件为评价对象,建立进给系统的二次健康状态评估指标,利用距离组合赋权和灰色模糊法进行关键部件及进给系统的健康状态的评估,获取各关键部件及进给系统的健康状态。基于数控机床健康评估的实时性需求,进行健康状态评估系统设计。以B/S结构作为健康状态评估系统的整体架构,软件平台开发中的前端选择node作为环境配置进开发,后端设计使用spring boot框架,使系统具备基本管理、检测与警报及健康状态评估功能。本文提出的进给系统健康评估方法及系统设计,能够有效对进给系统的退化程度进行监测和健康状态的实时显示,解决只能依赖历史数据进行故障预警的情况,具有广泛的应用价值。

接触网弹簧补偿装置无线监测系统及健康状态评估方法研究

这是一篇关于接触网弹簧补偿装置,在线监测,健康状态评估,物联网云平台,支持向量机的论文, 主要内容为城市轨道交通与电气化铁路借助接触网系统来实现电力机车的供电。接触网弹簧补偿装置是辅助接触网系统运行的配套设备,通过对接触网进行弹性补偿,提高接触网供电质量,确保电力机车正常运行。接触网恒张力弹簧补偿装置作为新型补偿装置,在实际的运行中存在内部涡卷弹簧断裂的情况,导致弹簧张力衰减,失去对接触网的补偿能力,严重威胁地铁列车运行安全。现阶段大多采用人工定期巡检的方式对接触网弹簧补偿装置状态检测,不仅效率低下,而且实时性差,难以对存在的安全隐患做到及时发现并提前预防。针对上述问题,本文以接触网恒张力弹簧补偿装置为研究对象,研究其无线监测方法,设计了接触网弹簧补偿装置无线监测系统,在此基础上研究弹簧补偿装置的健康状态评估方法。主要研究工作及结果如下:首先,针对恒张力弹簧补偿装置运行维护特点,分析其无线监测具体技术要求,对比当前主流的远距离无线通信技术,结合接触网补偿装置状态远程监控系统实际应用场景,选取具有低功耗、广覆盖优势的NB-Io T技术作为本系统的无线传输方式,随后对物联网云平台进行介绍分析,基于物联网云平台及其功能框架,从实际的系统功能需求出发,建立接触网恒张力弹簧补偿装置无线监测系统架构,明确了系统相关技术指标要求。其次,结合恒张力弹簧补偿装置自身运行工作特点和无线监测要求,选择了合适的温度、张力以及位移传感器,选取STM32F103C8T6作为现场数据采集的主控芯片,BC26作为无线数据传输模块,采用模块化设计思想,设计了接触网恒张力弹簧补偿装置无线监测硬件系统,包括现场数据采集终端主控模块外围电路、无线通信模块电路、传感器采集电路以及电源模块电路等。然后,搭建了接触网恒张力弹簧补偿装置无线监测系统,设计了无线监测系统数据采集终端程序,完成数据传输,在对云服务技术分析的基础上,开发了接触网恒张力弹簧补偿装置无线监测系统用户监控终端程序,对无线监测系统各部分进行测试与试运行,实现了高稳定性和可靠性的运行数据监控。测试得到:系统能够实现对接触网恒张力补偿装置的实时监测,数据最快每分钟更新一次,张力和位移(补偿绳拉出值)监测数据误差均小于2%,满足设计需求,可以通过上位机实现数据的可视化显示和历史数据查询,并完成预设的张力异常报警,结果表明各项功能及结果符合预期目标。最后,参照铁道部技术标准及巡检项目,选择了接触网恒张力弹簧补偿装置健康状态评估指标,建立状态量的记分细则,明确状态分类标准,基于支持向量机原理及其算法,建立健康状态评估模型,并利用粒子群算法优选支持向量机的惩罚参数C和gamma两个重要参数,通过实验对比,优化后的健康状态评估模型评估准确率达到97.5%,准确率显著提高。研究为恒张力弹簧补偿装置无线监控应用实施与健康状态评估开展,确保补偿装置安全稳定运行,提供了理论依据和实践指导,具有实际应用推广价值。

自行火炮电子履历系统的设计与实现

这是一篇关于自行火炮,电子履历,健康状态评估,装备管理,C/S架构,QT的论文, 主要内容为自行火炮作为部队作战的重要火力,履历信息化建设是实现部队信息化发展必不可少的一部分。自行火炮电子履历管理系统记录了自行火炮及其所包含部件的全部信息,包括从加工到总装、测试与后期所使用的信息。以自行火炮的履历信息化和实时数据采集为核心来展开的自行火炮设备管理活动成为我军武器装备现代化管理的迫切需求。论文的主要研究内容包含以下几个方面:(1)按照自行火炮履历的具体使用状况,对自行火炮的电子履历管理系统进行需求分析并设计了系统的总体方案。本系统采用C/S架构设计模式,系统的开发主要包含客户端应用程序的设计、后台数据库的建立和维护以及状态评估算法的设计三个方面。客户端采用QT图形界面开发框架与HTML页面进行设计实现,采用了My SQL作为数据库管理后端。状态评估算法是软件的核心算法,采用层次分析法、模糊理论和定量化相结合的方法,基于火炮性能劣化过程模型对装备部件进行健康状态评估。(2)按照系统的需求分析和总体设计,对系统的功能进行详细设计。以电子履历表和CAN总线采集的数据作为信息管理的基础,设计了电子履历本管理、电子履历表管理、状态评估管理、统计分析与日志管理等功能模块。实现了自行火炮在日常使用中对履历信息的各个方面进行管理的功能。(3)根据系统的详细设计,在Linux系统下QT平台开发自行火炮电子履历管理系统,实现了系统的各项功能,最后对具体功能的实现进行了测试。本文开发了具有电子履历信息管理和数据统计分析等功能的自行火炮电子履历系统,实现了自行火炮履历的信息化管理,对提升自行火炮信息管理工作效率具有参考价值。

基于GPR模型与MEA框架的混流式水轮机综合健康状态评估研究与应用

这是一篇关于混流式水轮机,健康状态评估,指标体系,高斯过程回归,物元分析法,综合权重分配,评估软件系统的论文, 主要内容为以混流式水轮机为主的常规大型水电站是水力发电的主力军,对其安全稳定运行的综合健康状态评估至关重要。本文对此进行深入研究,首先通过故障的汇总、分类、分析建立了混流式水轮机的指标体系,然后基于高斯过程回归建立的健康模型完成了混流式水轮机实时状态评估,结合EWM-SAAHP权重分配与检修状态评估标准,利用MEA实现了综合健康状态评估,最后开发设计了混流式水轮机综合状态评估的系统软件。本文主要内容如下:(1)建立了基于典型故障分类汇编关联关键指标量研究的混流式水轮机综合状态体系。深入研究混流式水轮机的基本结构与参与能量转换的主要部件的运行机理;实地调研众多混流式水轮机水电站的电站监测系统与检修记录,依据主要部件分类并汇编混流式水轮机典型故障;通过对故障关联信号剖析,确定混流式水轮机的关键状态量;数据获取方式归类关键状态量,建立出包括实时状态指标体系与检修状态指标体系两部分的混流式水轮机综合状态指标体系。(2)建立了基于高斯过程回归的健康状态模型,制定了检修状态评估的标准,并实现了混流式水轮机实时状态评估与检修状态评估。深度分析高斯过程回归原理,通过贴合数据的实验对比选定拟合效果最佳的核函数并建立高斯过程回归模型,并采用电站实时状态指标数据训练模型;采用3σ准则约束模型输出的实时状态指标均值曲面,构建指标的健康模型;实时评估结果通过高斯过程回归模型与健康模型的精度验证。采用概率密度函数定义健康程度数值指标HDI,实现混流式水轮机实时健康状态评估。同时对检修状态评估制定评估标准并以劣化度作定义检修状态指标健康程度,并进行实例计算,实现混流式水轮机检修健康状态评估。(3)实现基于检修记录标准的检修状态评估,确定基于EWM-SAAHP的综合权重值,结合前两者与实时状态评估流程实现基于MEA框架的综合健康状态评估。采用EWM-SAAHP的评价方法进行权重分配,分块使用EWM、SAAHP分别应用于实时状态指标体系、检修状态指标体系的权重计算并融合成综合权重;搭建MEA框架,结合综合权重,融合实时与检修状态底层指标,计算综合关联度函数,实现混流式水轮机综合健康状态评估。(4)开发集成混流式水轮机综合健康状态评估软件系统并应用于电站工程实际。结合理论研究内容与工程业务,开发以B/S架构、Vue框架、Axios交互、Django框架、MySQL数据库为主要技术的混流式水轮机综合状态评估的软件系统,提供实时数据监测、数据查询与状态评估等的实际应用功能,将评估混流式水轮机综合健康状态评估应用于电站系统。

接触网弹簧补偿装置无线监测系统及健康状态评估方法研究

这是一篇关于接触网弹簧补偿装置,在线监测,健康状态评估,物联网云平台,支持向量机的论文, 主要内容为城市轨道交通与电气化铁路借助接触网系统来实现电力机车的供电。接触网弹簧补偿装置是辅助接触网系统运行的配套设备,通过对接触网进行弹性补偿,提高接触网供电质量,确保电力机车正常运行。接触网恒张力弹簧补偿装置作为新型补偿装置,在实际的运行中存在内部涡卷弹簧断裂的情况,导致弹簧张力衰减,失去对接触网的补偿能力,严重威胁地铁列车运行安全。现阶段大多采用人工定期巡检的方式对接触网弹簧补偿装置状态检测,不仅效率低下,而且实时性差,难以对存在的安全隐患做到及时发现并提前预防。针对上述问题,本文以接触网恒张力弹簧补偿装置为研究对象,研究其无线监测方法,设计了接触网弹簧补偿装置无线监测系统,在此基础上研究弹簧补偿装置的健康状态评估方法。主要研究工作及结果如下:首先,针对恒张力弹簧补偿装置运行维护特点,分析其无线监测具体技术要求,对比当前主流的远距离无线通信技术,结合接触网补偿装置状态远程监控系统实际应用场景,选取具有低功耗、广覆盖优势的NB-Io T技术作为本系统的无线传输方式,随后对物联网云平台进行介绍分析,基于物联网云平台及其功能框架,从实际的系统功能需求出发,建立接触网恒张力弹簧补偿装置无线监测系统架构,明确了系统相关技术指标要求。其次,结合恒张力弹簧补偿装置自身运行工作特点和无线监测要求,选择了合适的温度、张力以及位移传感器,选取STM32F103C8T6作为现场数据采集的主控芯片,BC26作为无线数据传输模块,采用模块化设计思想,设计了接触网恒张力弹簧补偿装置无线监测硬件系统,包括现场数据采集终端主控模块外围电路、无线通信模块电路、传感器采集电路以及电源模块电路等。然后,搭建了接触网恒张力弹簧补偿装置无线监测系统,设计了无线监测系统数据采集终端程序,完成数据传输,在对云服务技术分析的基础上,开发了接触网恒张力弹簧补偿装置无线监测系统用户监控终端程序,对无线监测系统各部分进行测试与试运行,实现了高稳定性和可靠性的运行数据监控。测试得到:系统能够实现对接触网恒张力补偿装置的实时监测,数据最快每分钟更新一次,张力和位移(补偿绳拉出值)监测数据误差均小于2%,满足设计需求,可以通过上位机实现数据的可视化显示和历史数据查询,并完成预设的张力异常报警,结果表明各项功能及结果符合预期目标。最后,参照铁道部技术标准及巡检项目,选择了接触网恒张力弹簧补偿装置健康状态评估指标,建立状态量的记分细则,明确状态分类标准,基于支持向量机原理及其算法,建立健康状态评估模型,并利用粒子群算法优选支持向量机的惩罚参数C和gamma两个重要参数,通过实验对比,优化后的健康状态评估模型评估准确率达到97.5%,准确率显著提高。研究为恒张力弹簧补偿装置无线监控应用实施与健康状态评估开展,确保补偿装置安全稳定运行,提供了理论依据和实践指导,具有实际应用推广价值。

光电关键设备的健康状态评估分析方法与系统实现

这是一篇关于光电设备,健康状态评估,指标体系,AHP的论文, 主要内容为光电设备广泛应用于现代靶场跟踪测量领域,在导弹外弹道测试以及姿态测量中占有举足轻重的地位。针对光电设备的健康状态评估是保证其运行安全性和可靠性的重要保障手段,也是运行、检修与维护的重要依据,具有相当的技术先进性和实施迫切性。从当前的研究来看,由于其针对性和专业性较强,应用于光电设备的健康状态评估技术方法研究相对较少,整体评估的准确性有待提高。造成这样的原因有二:一方面光电设备状态参量类型多、数据大,构建数据综合分析评估模型困难;另一方面时常由于传感器、装置异常、环境变化等因素影响在线监测数据的稳定性和可靠性。如果只采用传统的状态阈值判定法,则不能对其健康状态合理量化,设备的异常状态难以准确、及时地得到发现。针对上述需求,本论文针对大型光电设备结构复杂、故障传播途径复杂、扩散速度未知等特性,分析了目前这类对象在健康评估上的研究现状与面临的问题,结合某大型光电设备运行和维护的的实际需求,设计了光电设备健康评估方法并在软件平台上进行了实现。论文所做的工作如下:1、针对光电设备的健康状况管理需求,综述了光电设备的特点和健康评估现状,分析了与运行过程相关的试验要求和健康评估现状,对既有光电设备在结构组成与影响运行安全性可靠性的多个问题进行了深入的分析,以设备健康评估为研究的主要目标提出了技术路线。2、根据光电设备的功能结构,通过分析光电设备关键部件的故障特征和退化特性在时间维度、空间维度的规律,得到光电设备的健康评价指标体系。在此基础上建立了光电设备健康评估模型:首先划分健康状态等级;其次建立评估指标与健康状态等级的对应关系以及采用AHP法获取评估系统中各指标权重;再提出基于劣化度的光电关键设备综合评估模型并获得各项目层的健康评估结果;最后结合光电设备健康评估指标,以某大型光电设备为验证对象验证其可靠性。3、根据光电设备的实际情况与健康评估现状,确定系统需求并完成系统设计与实现。首先对系统架构进行总体设计;其次详细设计了数据库和系统功能,明确了每个功能模块所具备的功能、操作流程和技术手段;最后,根据系统需求、总体设计、详细设计,完成光电设备健康状态评估系统的搭建,实现并验证系统的评估功能,从而形成一个完整的B/S架构的光电设备健康状态评估系统。综上所述,通过对大型复杂光电设备的健康状态评估的研究和系统实现,提出了有效的光电设备健康评估方法,建立了相应的健康管理平台,为光电设备健康管理维护的工作提供了一种设计思路和实现方法。