[發明專利]一種基于數字孿生的船用噴水推進器狀態評估方法

在審

• 申請號: 202210162832.8
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN115114738A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 熊文翰;潘中永;吳旭;陳嘉豪;武凱鵬;張帥;張哲軒
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G06F119/02;G06F119/14
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1.一種基于數字孿生的船用噴水推進器狀態評估方法，其特征在于，包括：

步驟1：通過噴水推進器實體、數據采集設備獲取噴水推進器運行參數，并獲取某型船只六自由度搖蕩運動模型；

步驟2：根據船只六自由度搖蕩運動模型得到相應噴水推進器的運行參數；

步驟3：根據所受搖蕩作用和得到的噴水推進器運行參數確定噴水推進器工作過程模型、故障判斷模型和結構強度模型；

步驟4：根據多自由度搖蕩作用下噴水推進器的運行參數與工作過程模型、故障診斷模型以及結構強度模型對應關系建立數字孿生模型；

步驟5：通過建立的數字孿生模型，輸入噴水推進器運行工況和所受搖蕩運動，得到對應狀態參數；

步驟6：根據步驟5中得到的對應狀態參數，確定噴水推進器運行狀態，并可視化顯示，為后續運行提供參考。

2.根據權利要求1所述的基于數字孿生的船用噴水推進器狀態評估方法，其特征在于，步驟3中，噴水推進器運行參數為t時刻噴水推進器運行工況參數O，所受多自由度搖蕩作用為S，確認結構強度為C，工作過程模型包括：

在t₁時刻受到垂蕩作用S₁，將噴水推進器運行工況參數O₁和結構強度參數C₁作為所述工作過程模型的輸入參數，確定所述工作過程模型參數，輸出所述工作過程模型的輸出值，記錄此時刻旋轉軸軸心軌跡，進入t₂時刻；

在t₂時刻受到垂蕩和縱搖作用S₂，將噴水推進器運行工況參數O₂和結構強度參數C₂作為所述工作過程模型的輸入參數，確定所述工作過程模型參數，輸出所述工作過程模型的輸出值，記錄此時刻旋轉軸軸心軌跡進入t₃時刻；

在t₃時刻受到垂蕩、縱搖和橫蕩作用S₃，將噴水推進器運行工況參數O₃和結構強度參數C₃作為所述工作過程模型的輸入參數，確定所述工作過程模型參數，輸出所述工作過程模型的輸出值，記錄此時刻旋轉軸軸心軌跡進入t₄時刻；

根據多個時刻記錄的軸心軌跡和所受搖蕩作用相匹配，進行人工神經網絡訓練，確定在受到不同搖蕩作用下所對應的軸心軌跡特征。

3.根據權利要求1所述的基于數字孿生的船用噴水推進器狀態評估方法，其特征在于，步驟3中，噴水推進器運行參數為t`時刻噴水推進器運行工況參數O`，所受多自由度搖蕩作用為S`，確認結構強度為C`，故障診斷模型包括：

在t`<sub>1</sub>時刻受到搖蕩作用S`₁，噴水推進器運行工況參數O`₁作為所述工作過程模型的輸入參數，確定所述工作過程模型參數，若此時刻參數為故障工況下參數，確定為所述故障診斷模型的輸出值，分析此刻軸心軌跡特征，與正常工況做比對，分析故障特征。

4.根據權利要求3所述的基于數字孿生的船用噴水推進器狀態評估方法，其特征在于，根據結構強度參數分析材料剩余壽命預測參數、可靠性參數、關鍵部件應力狀態參數，關鍵部件疲勞強度參數，確定關鍵部件可靠性對故障的影響。

5.根據權利要求3所述的基于數字孿生的船用噴水推進器狀態評估方法，其特征在于，根據所述軸心軌跡特征和故障特征進行人工神經網絡訓練，確定輸入故障參數所對應輸出的故障類型和故障程度，并能夠給出預報。