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基于BO优化SVM轴承故障的静电信号识别方法

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电子测量技术 2024年

作者：吴江平刘若晨孙见忠左洪福张兰春江苏理工学院汽车与交通工程学院南京航空航天大学民航学院

针对新型静电监测技术应用于滚动轴承故障诊断时，静电信号易受干扰、故障识别率偏低的问题，提出了一种基于贝叶斯优化（BO）与支持向量机（SVM）相结合的滚动轴承故障静电信号识别方法。首先，通过搭建的静电仿真试验平台，采集轴承... 详细信息

针对新型静电监测技术应用于滚动轴承故障诊断时，静电信号易受干扰、故障识别率偏低的问题，提出了一种基于贝叶斯优化（BO）与支持向量机（SVM）相结合的滚动轴承故障静电信号识别方法。首先，通过搭建的静电仿真试验平台，采集轴承高速下不同磨损状态的静电信号，根据时域特征参数选取不同工况下的特征集；再对该模型最小误差的超参数进行选取，达到完成诊断模型训练的效果，用训练后混淆矩阵结果来评估各个模型的诊断精度。研究结果表明，本方法对静电监测下不同故障特征的轴承均具有一定识别能力，贝叶斯优化算法可以有效提高识别效率，其平均识别准确率可达98.82%。

关键词：滚动轴承故障识别静电监测支持向量机贝叶斯优化

基于短时傅里叶变换及其倒频谱的滚动轴承静电监测

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航空动力学报 2024年第9期39卷 312-319页

作者：刘若晨顾双双孙见忠左洪福贝绍轶江苏理工学院汽车与交通工程学院江苏常州213001 南京航空航天大学民航学院南京211106

针对滚动轴承在常规监测方法下耦合多激励源问题,引入静电监测技术,提出了基于短时傅里叶变换及其倒频谱的故障特征提取方法。设计搭建了滚动轴承静电监测试验平台,采集正常和故障情况下滚动轴承的静电、振动信号。从静电信号的时域、... 详细信息

针对滚动轴承在常规监测方法下耦合多激励源问题,引入静电监测技术,提出了基于短时傅里叶变换及其倒频谱的故障特征提取方法。设计搭建了滚动轴承静电监测试验平台,采集正常和故障情况下滚动轴承的静电、振动信号。从静电信号的时域、频域和时频域角度对比研究,证明了使用时频分析联合倒频谱的方法能准确提取出与实际轴承故障位置相匹配的特征值;对比同步振动信号的故障特征,展现了静电信号低频特征突出、高频衰减快的特点。试验结果表明:滚动轴承发生早期磨损故障后会伴随强烈的静电现象产生。对静电信号进行短时傅里叶变换及倒频谱分析,能有效去除高频激励源,凸显出低频段内轴承故障特征。相比于振动检测,静电检测采集的信号源能较为直接地反映轴承故障信息,为设备故障诊断提供了一种思路。

关键词：静电监测滚动轴承短时傅里叶变换倒频谱试验验证

基于磨损区域静电监测的滚动轴承故障信号特征分析

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中国测试 2024年第5期50卷 145-152页

作者：顾双双刘若晨严旭孙见忠贝绍轶江苏理工学院汽车与交通工程学院江苏常州213001 南京航空航天大学民航学院江苏南京211106

针对滚动轴承振动监测信号耦合多部件激励干扰问题,引入静电监测技术,对轴承磨损区域的荷电水平进行监测研究。设计并搭建滚动轴承静电监测实验平台,通过不同转速下的故障模拟实验,完成滚动轴承静电监测;对多组监测信号进行时频域分析,... 详细信息

针对滚动轴承振动监测信号耦合多部件激励干扰问题,引入静电监测技术,对轴承磨损区域的荷电水平进行监测研究。设计并搭建滚动轴承静电监测实验平台,通过不同转速下的故障模拟实验,完成滚动轴承静电监测;对多组监测信号进行时频域分析,并与振动监测结果进行比较。实验结果表明,静电信号在各不同转速下均能监测到各对应故障位置的特征频率,且与理论特征值相匹配;实测同组静电信号与振动信号相比,静电信号所含干扰较小,故障特征信号更为明显。研究方法和结果证明静电监测技术可避免多激励源,对滚动轴承磨损区域监测具备优势。

关键词：静电监测滚动轴承磨损区域故障特征信号分析

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磨损区域静电传感器监测特性建模仿真与试验

机械设计与研究 2024年第1期40卷 51-55,62页

作者：薛海伟刘若晨张兰春孙见忠严旭江苏理工学院汽车与交通工程学院江苏常州213001 南京航空航天大学民航学院南京211106

磨损区域静电传感器是用来对机械系统磨损状态进行在线监测的常见传感器之一。为了实现对其监测性能的分析,依据磨损区域静电传感器的结构特点,通过构建三维仿真模型研究在改变传感器的探极直径和点电荷所处的空间位置时对传感器特性参... 详细信息

磨损区域静电传感器是用来对机械系统磨损状态进行在线监测的常见传感器之一。为了实现对其监测性能的分析,依据磨损区域静电传感器的结构特点,通过构建三维仿真模型研究在改变传感器的探极直径和点电荷所处的空间位置时对传感器特性参数和监测性能所产生的影响,同时搭建了齿轮静电监测试验平台,使用多种尺寸规格的磨损区域静电传感器对不同故障下的齿轮进行静电监测,并对采集到的齿轮磨损静电信号进行分析。结果表明:随着探极直径的增大传感器的空间灵敏度也随之增大,即对应传感器监测性能越好。试验测试结果变化趋势与仿真结果变化趋势相一致,验证了所建模型的准确性。研究结果对后续磨损区域静电传感器的结构设计优化及工程应用具有重要的意义。

关键词：静电传感器磨损区域建模仿真有限元分析试验平台

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民用飞机预测维修技术研究进展

航空科学技术 2024年第7期35卷 14-31页

作者：孙见忠左洪福闫洪胜朱昕昀段司正南京航空航天大学江苏南京210016

民机维修理论伴随航空科技进步在不断往前发展,从定时翻修到以可靠性为中心的计划维修,以及先进的视情与预测维修理念。现代民机测试性的发展,特别是系统/结构健康监测技术的发展和成熟,丰富了现有的持续适航概念和方法体系,在确保飞机... 详细信息

民机维修理论伴随航空科技进步在不断往前发展,从定时翻修到以可靠性为中心的计划维修,以及先进的视情与预测维修理念。现代民机测试性的发展,特别是系统/结构健康监测技术的发展和成熟,丰富了现有的持续适航概念和方法体系,在确保飞机满足持续适航要求的前提下,飞机由经验化的基于时间的计划维修向更加高效的基于系统/结构实际健康状态的维修转变。本文总结了民用飞机预测维修技术的最新研究进展情况,从以传统计划维修模式为基础引出预测维修模式,包括结构/系统预测维修任务分析方法、预测维修方案优化、预测维修关键技术以及在民机领域的应用情况。

关键词：民机计划维修预测维修系统/结构健康监测维修优化

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基于多源诊断信息融合的发动机气路分析

航空动力学报 2013年第8期28卷 1885-1896页

作者：孙见忠左洪福南京航空航天大学民航学院南京210016

针对气路可测信息的有限性及不确定性易导致航空发动机气路分析结果准确度和精度不高的问题,提出了一种基于贝叶斯网络的多源诊断信息融合机制,以提高气路部件故障诊断的准确度和精确度.介绍了基于贝叶斯网络的气路分析方法,在此基础上... 详细信息

针对气路可测信息的有限性及不确定性易导致航空发动机气路分析结果准确度和精度不高的问题,提出了一种基于贝叶斯网络的多源诊断信息融合机制,以提高气路部件故障诊断的准确度和精确度.介绍了基于贝叶斯网络的气路分析方法,在此基础上提出了改进的用于多源诊断信息融合的气路分析贝叶斯网络,即以常规的气路可测参数为主,而其他诊断信息则借助故障模式先验概率表引进贝叶斯网络,实现多源信息的融合.仿真实验表明:通过融合多源信息能够准确地诊断出传统的气路分析难以识别的故障,同时降低了健康参数估计值的方差,提高了诊断结果的精确度;在观测噪声放大一倍、健康参数变化量小于1%的情况下,通过融合多源信息仍能准确的估计出健康参数变化量,且标准差均于0.1%.

关键词：发动机健康管理气路分析故障诊断信息融合贝叶斯网络贝叶斯推理

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系统实时性能可靠性评估的贝叶斯方法

系统工程与电子技术 2013年第8期35卷 1790-1796页

作者：孙见忠左洪福南京航空航天大学民航学院江苏南京210016

多数产品或系统的失效可归结为其潜在的退化过程,且系统退化通常为隐含的过程而无法直接观测或测量。针对隐含的退化过程不可直接观测的特点,本文提出一种基于状态空间模型的产品退化建模方法,以系统运行期间采集的性能数据为基础,结合... 详细信息

多数产品或系统的失效可归结为其潜在的退化过程,且系统退化通常为隐含的过程而无法直接观测或测量。针对隐含的退化过程不可直接观测的特点,本文提出一种基于状态空间模型的产品退化建模方法,以系统运行期间采集的性能数据为基础,结合贝叶斯估计理论,实现了对系统隐含退化状态的在线估计与预测,以及对系统性能可靠性的实时评估。以民航发动机为对象,通过对实际收集的性能数据的分析表明,本文所提方法能够较好地用于系统性能可靠性的实时评估。

关键词：性能退化性能可靠性状态空间模型贝叶斯状态估计与预测民航发动机

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航空发动机砂尘吸入物静电监测仿真实验

航空动力学报 2018年第12期33卷 2913-2923页

作者：孙见忠姜衡陈颖达南京航空航天大学民航学院民航飞机健康监测与智能维护重点实验室南京211106 南京航空航天大学民航学院南京211106 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

提出了航空发动机砂尘吸入物静电监测的仿真实验方法,实验以软件ANSYS电磁场分析模块建立有限元模型为基础,模拟不同粒径、荷质比、运动速度及质量浓度情况下砂尘吸入物的静电感应信号,并分别从时域与频域对感应电荷与电压信号进行分析... 详细信息

提出了航空发动机砂尘吸入物静电监测的仿真实验方法,实验以软件ANSYS电磁场分析模块建立有限元模型为基础,模拟不同粒径、荷质比、运动速度及质量浓度情况下砂尘吸入物的静电感应信号,并分别从时域与频域对感应电荷与电压信号进行分析,研究砂尘吸入物的粒径及其他宏观参数与静电监测信号之间的关系,建立用以表征砂尘颗粒粒径大小的特征指标。基于IDMS(进气监测系统)感应电压信号功率谱密度分布建立了特征向量,并以其曼哈顿距离与欧氏距离作为特征指标表征砂尘颗粒粒径大小。经仿真实验验证:特征指标与砂尘粒径呈正相关,且不受砂尘吸入物运动速度及荷质比变化的影响,但受砂尘吸入物质量浓度影响。进一步研究将利用质量浓度对特征指标进行修正,并开展验证实验。

关键词：航空发动机砂尘环境颗粒粒径静电监测有限元分析时频域分析

基于民航发动机状态数据的涡轮叶片剩余寿命评估

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机械工程学报 2015年第23期51卷 53-59页

作者：孙见忠左洪福梁坤南京航空航天大学民航学院南京210016

针对民航发动机的特点,提出一种基于涡轮叶片外场故障数据及快速存取记录器(Quick access recorder,QAR)历史数据的涡轮叶片剩余寿命评估方法。从发动机QAR数据中提取涡轮叶片使用载荷谱,进而借助寿命损耗模型估算涡轮叶片的累积损伤量... 详细信息

针对民航发动机的特点,提出一种基于涡轮叶片外场故障数据及快速存取记录器(Quick access recorder,QAR)历史数据的涡轮叶片剩余寿命评估方法。从发动机QAR数据中提取涡轮叶片使用载荷谱,进而借助寿命损耗模型估算涡轮叶片的累积损伤量,并进一步评估涡轮叶片的剩余寿命。以涡轮叶片的蠕变损伤失效模式为例验证方法的可行性,方法可推广应用于热机械疲劳以及疲劳-蠕变交互作用失效模式下的涡轮叶片剩余寿命估计问题,为有限信息条件下外场发动机涡轮叶片的寿命评估提供了一种可行的工程方法,可为民航发动机在翼寿命评估及送修方案的制定提供决策支持。

关键词：民航发动机涡轮叶片蠕变寿命 QAR数据失效数据