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专利号: 2021110276785
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种特种装备关重件故障预测方法,其特征在于:包括以下步骤:

第一步骤,构建智能化数据监控框架;首先通过环境模拟设备模拟复杂的工作环境,再利用信息收集装置进行复杂环境下多参数并行测试;

第二步骤,识别与提取关重件早期故障信号的特征:首先要对采集到的原始数据进行预处理,再针对复杂环境下原始的故障特征数据构建原始的故障特征全集并确定故障数据,然后假定最优的故障特征集合的个数小于全集中故障特征量总数,计算原始特征集中所有特征量的互信息,选取互信息计算故障特征集中的所有特征量,分别找到满足规则下的特征,选取最优特征子集;最后通过搜索算法确定最优的加权特征子集;

其中互信息的计算:假设给定随机变量x和y,其概率密度为p(x)和p(y),联合概率密度为p(x,y),则两者间互信息为:

MRMR判定准则定义相关和冗余表达式为:

其中选取最优加权特征子集:设相关性的权重为μ,则:

式中S为特征集合,|S|为特征集合中的元素个数,c为样本类别,I(xi,c)为特征i与样本类别c间的互信息,I(xi,xj)为特征i和特征j间的互信息,D是特征与样本间的相关程度,为S中各个特征与c互信息的均值;R是特征的冗余度,为S中所有特征的互信息;

第三步骤,关重件健康状态预测:首先将得到的有用信息与历史数据进行比对融合,交由基于LS‑SVM方法的故障预测回归模型进行处理,得到包含故障特征的诊断信号,供决策系统调度;

其中基于LS‑SVM方法的故障预测回归模型,其回归函数为:

其中:

相应的最优分类函数为:

2.根据权利要求1所述的一种特种装备关重件故障预测方法,其特征在于:第二步骤中对采集到的原始数据进行预处理,通过找到共振频带,对原始信号进行降噪,将典型快速谱峭度图算法得到的峭度最大频带的中心频率和带宽作为共振解调带通滤波器的参数,通过共振解调技术找到采集的振动信号中的故障信号和系统中相同频率固有振荡产生的高频共振信息,然后分离故障特征信号,进行频谱分析,判断故障的类型。

3.根据权利要求1‑2任意一项所述的一种特种装备关重件故障预测方法中的故障预测系统,其特征在于:所述环境模拟设备包括设备本体(13),所述设备本体(13)的侧壁偏中下部设置入口(13‑1),所述入口(13‑1)向所述设备本体(13)内连通于传送腔(13‑2),所述传送腔(13‑2)为“凹”字形腔体,所述传送腔(13‑2)通过“凹”字形顶端的两个开口连通于设置于所述传送腔(13‑2)上方的模拟室(11),所述传送腔(13‑2)与所述模拟室(11)连通形成回形腔,所述回形腔内设置竖直平面内的环形循环转送系统(14),通过所述环形循环转送系统(14)传送震动试验台(15)于所述入口(13‑1)与所述模拟室(11)之间,所述模拟室(11)从所述设备本体(13)的测试端向缓冲端扩散延伸形成喇叭状,在所述模拟室(11)的喇叭口端设置有缓冲室(12);

所述缓冲室(12)内设置多个平行的滑槽(12‑1),且所述滑槽(12‑1)在侧壁上对应设置开口(12‑2),所述滑槽内插入橡胶缓冲板(12‑3)。

4.根据权利要求3所述的一种特种装备关重件故障预测方法中的故障预测系统,其特征在于:所述环形循环转送系统(14)包括设置于所述传送腔(13‑2)底部且上表面持平于所述入口(13‑1)的长传送带(14‑1),以及设置于所述传送腔(13‑2)上端两开口之间的短传送带(14‑2),所述长传送带(14‑1)靠近缓冲室(12)的一端设置抬升机构(14‑3),所述抬升机构(14‑3)竖直向上延伸至所述短传送带(14‑2)的一端,所述短传送带(14‑2)的另一端设置下放机构(14‑4),所述下放机构(14‑4)竖直向下延伸至所述长传送带(14‑1)远离缓冲室(12)的一端。

5.根据权利要求4所述的一种特种装备关重件故障预测方法中的故障预测系统,其特征在于:所述抬升机构(14‑3)以及所述下放机构(14‑4)都由若干个竖直设置的履带(16)组合而成,所述履带(16)设置于所述长传送带(14‑1)的两侧,且所述履带(16)表面设置有支撑块(16‑1);

所述抬升机构(14‑3)在所述长传送带(14‑1)靠近缓冲室(12)的一端两侧设置相同数量的所述履带(16),且其所包含的所述履带(16)表面的所述支撑块(16‑1)在靠近所述长传送带(14‑1)的一侧同步向上运动;

所述下放机构(14‑4)在所述长传送带(14‑1)远离缓冲室(12)的一端两侧设置相同数量的所述履带(16),且其所包含的所述履带(16)表面的所述支撑块(16‑1)在靠近所述长传送带(14‑1)的一侧同步向下运动;

所述支撑块(16‑1)上表面内嵌移动轮(16‑2),所述移动轮(16‑2)表面环绕设置多个凸触(16‑3),两个所述凸触(16‑3)位于同一水平面时,所述凸触(16‑3)和所述震动试验台(15)的接触面与所述支撑块(16‑1)的上表面位于同一平面。

6.根据权利要求5所述的一种特种装备关重件故障预测方法中的故障预测系统,其特征在于:所述震动试验台(15)包括底座(15‑1),所述底座(15‑1)上端面设置移动座(15‑2),所述移动座(15‑2)通过拉杆油缸驱动往复移动,所述移动座(15‑2)上端面排列设置多个支架(15‑3),用于固定待测器械。

7.根据权利要求1所述的一种特种装备关重件故障预测方法中的故障预测系统,其特征在于:所述信息收集装置包括装置本体(21),所述装置本体(21)外侧壁开设一排开口(21‑1),所述开口(21‑1)分别对应设置于所述装置本体(21)内部的若干腔室(21‑2),所述腔室(21‑2)沿所述装置本体(21)中心轴线线性排列,且所述腔室(21‑2)之间通过筋板相隔,沿所述中心轴线设置中心轴(21‑3),所述中心轴(21‑3)贯穿所有所述腔室(21‑2);每个所述腔室(21‑2)内通过自动回收装置(24)对应装载不同种类的传感器(23),所述自动回收装置(24)套设于所述中心轴(21‑3)上,所述传感器(23)通过装载于装置本体(21)内部的集成电路连接于数字显示屏(25),所述装置本体(21)外壁设置安装卡扣(22),用于固定装置本体(21)。

8.根据权利要求7所述的一种特种装备关重件故障预测方法中的故障预测系统,其特征在于:所述自动回收装置(24)包括自动回收结构(26)以及轮盘(24‑1),所述轮盘(24‑1)套设于中心轴(21‑3)上,所述轮盘(24‑1)上缠绕弹性带(24‑2),所述弹性带(24‑2)一端固定于所述轮盘(24‑1)表面,另一端固定连接所述传感器(23),所述传感器(23)固定于卡板(27)内侧面,卡板(27)贴合于所述开口(21‑1)处,所述轮盘(24‑1)一侧驱动安装所述自动回收结构(26)。

9.根据权利要求8所述的一种特种装备关重件故障预测方法中的故障预测系统,其特征在于:所述自动回收结构(26)包括固定安装于所述轮盘(24‑1)一侧的转动拨盘(26‑1),所述转动拨盘(26‑1)套设于所述中心轴(21‑3)上,且所述转动拨盘(26‑1)转动安装于回转腔(26‑2)内,所述回转腔(26‑2)开设于所述轮盘(24‑1)一侧的筋板上,所述回转腔(26‑2)的环形内壁上环绕设置多个滑道(26‑3),所述滑道(26‑3)末端设置弹簧(26‑4),所述弹簧(26‑4)一端固定于所述滑道(26‑3)末端,另一端固定连接滑块(26‑5),所述滑块(26‑5)滑动设置于所述滑道(26‑3)内,所述滑块(26‑5)的端面上设置推杆(26‑6),所述推杆(26‑6)延伸至所述回转腔(26‑2)内,所述推杆(26‑6)的末端抵住所述转动拨盘(26‑1)的拨动面(26‑10);

所述转动拨盘(26‑1)包括套设于所述中心轴(21‑3)上的转动盘(26‑7),所述转动盘(26‑7)上环绕设置多个收缩槽(26‑9),所述收缩槽(26‑9)内对应设置拨块(26‑8),所述拨块(26‑8)一端铰接于收缩槽(26‑9)槽口处,摆动端则通过设置于所述收缩槽(26‑9)内的弹性件抵住凸出所述收缩槽(26‑9);所述拨块(26‑8)为鱼鳍状,包括短而陡的拨动面(26‑10)以及长而平缓的受压面(26‑11)。

10.根据权利要求9所述的一种特种装备关重件故障预测方法中的故障预测系统,其特征在于:所述中心轴(21‑3)转动设置,且一端延伸出所述装置本体(21)侧壁,所述延伸端安装转把(28),所述中心轴(21‑3)与轮盘(24‑1)的啮合面上分别向所述中心轴(21‑3)内部与所述轮盘(24‑21)内部开设一排沿轴线排列的直孔,所述直孔沿半径方向设置,所述中心轴(21‑3)内的直孔内滑动设置长度短于孔深的铁轴(29),且所述中心轴(21‑3)的直孔末端设置电磁铁(29‑1),所有所述电磁铁(29‑1)通过安装于所述转把(28)上的开关控制,所述轮盘(24‑1)内的直孔内滑动设置长度短于孔深的铜轴(29‑2),所述中心轴(21‑3)与所述轮盘(24‑1)内的直孔通过所述中心轴(21‑3)与所述轮盘(24‑1)的相对转动对应啮合。