[發(fā)明專利]一種核動力設(shè)備的非平穩(wěn)信號狀態(tài)監(jiān)測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010776840.2
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111881594B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王航;彭敏俊;夏庚磊;徐仁義;夏虹;劉永闊
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/14;G06F17/18;G01D21/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王立普

1.一種核動力設(shè)備的非平穩(wěn)信號狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括：

獲取核動力設(shè)備在正常運行下每個測點的特征信號；所述特征信號包括速度信號以及加速度信號；所述特征信號為非平穩(wěn)信號；

對每個所述特征信號進行變分模態(tài)分解，構(gòu)造受約束的變分模型；所述受約束的變分模型包括多個所述特征信號，一個所述特征信號包括多個模態(tài)函數(shù)，每個所述模態(tài)函數(shù)為不同中心頻率的調(diào)幅調(diào)頻信號；

在所述受約束的變分模型中，引入懲罰參數(shù)以及懲罰因子，根據(jù)拉格朗日函數(shù)以及傅里葉變換法確定所述受約束的變分模型的最優(yōu)解；所述最優(yōu)解包括最優(yōu)模態(tài)函數(shù)以及最優(yōu)模態(tài)函數(shù)對應(yīng)的中心頻率；

根據(jù)所述最優(yōu)解確定模態(tài)分量，并對所述模態(tài)分量進行篩選，確定本征模態(tài)函數(shù)；所述本征模態(tài)函數(shù)為任一所述特征信號的一段時間序列；

采用多尺度加權(quán)排列熵對所述時間序列進行特征提取，確定不同尺度下的實時加權(quán)排列熵；

根據(jù)所述不同尺度下的實時加權(quán)排列熵確定不同尺度下各個加權(quán)排列熵的加權(quán)排列熵統(tǒng)計閾值；一個所述實時加權(quán)排列熵對應(yīng)一個加權(quán)排列熵統(tǒng)計閾值；

對比所述不同尺度下的實時加權(quán)排列熵以及所述加權(quán)排列熵統(tǒng)計閾值，確定核動力設(shè)備的非平穩(wěn)信號狀態(tài)；所述非平穩(wěn)信號狀態(tài)包括異常狀態(tài)以及正常狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核動力設(shè)備的非平穩(wěn)信號狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述對每個所述特征信號進行變分模態(tài)分解，構(gòu)造受約束的變分模型，具體包括：

所述受約束的變分模型為：

其中，u_k為第k個模態(tài)函數(shù)，k為模態(tài)分量的序號，k＝1,2,3；ω_k為所述模態(tài)函數(shù)對應(yīng)的中心頻率；為求導(dǎo)符號；為求導(dǎo)函數(shù)；t為時間；j為虛數(shù)；f(w)為原始信號；u_k(t)為t時刻的第k個模態(tài)函數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核動力設(shè)備的非平穩(wěn)信號狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述在所述受約束的變分模型中，引入懲罰參數(shù)以及懲罰因子，根據(jù)拉格朗日函數(shù)以及傅里葉變換法確定所述受約束的變分模型的最優(yōu)解，具體包括：

所述最優(yōu)解為：

為最優(yōu)模態(tài)函數(shù)；f(w)為原始信號；μ_i(w)為第i個基函數(shù)，i為本征模態(tài)的序號；λ(w)為對偶上升的時間步長；a為懲罰因子；w為頻率；w_k為每個基函數(shù)的中心頻率；μ_k(w)為第k個基函數(shù)；為最優(yōu)模態(tài)函數(shù)對應(yīng)的中心頻率。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核動力設(shè)備的非平穩(wěn)信號狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述采用多尺度加權(quán)排列熵對所述時間序列進行特征提取，確定不同尺度下的實時加權(quán)排列熵，具體包括：

所述不同尺度下的實時加權(quán)排列熵為：

其中，H_pw(m,τ)為不同尺度下的實時加權(quán)排列熵；m為嵌入維數(shù)，τ為時間延遲因子；p_w(π_ji)為不同尺度下粗?；蟮臅r間序列中每一種排列方式出現(xiàn)的概率；ji為所述排列方式的序號。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的核動力設(shè)備的非平穩(wěn)信號狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述對比所述不同尺度下的實時加權(quán)排列熵以及所述加權(quán)排列熵統(tǒng)計閾值，確定核動力設(shè)備的非平穩(wěn)信號狀態(tài)，具體包括：

判斷所述不同尺度下的實時加權(quán)排列熵是否超過所述加權(quán)排列熵統(tǒng)計閾值，得到第一判斷結(jié)果；

若所述第一判斷結(jié)果表示為所述不同尺度下的實時加權(quán)排列熵超過所述加權(quán)排列熵統(tǒng)計閾值，確定核動力設(shè)備的非平穩(wěn)信號狀態(tài)為異常狀態(tài)；

若所述第一判斷結(jié)果表示為所述不同尺度下的實時加權(quán)排列熵未超過所述加權(quán)排列熵統(tǒng)計閾值，確定核動力設(shè)備的非平穩(wěn)信號狀態(tài)為正常狀態(tài)。