人工自愈与动力机械振动故障靶向抑制

人工自愈是在故障机理和风险分析的基础上,通过仿生设计赋予机器自发作用的维持健康状态的能力,从而使机器储存、补充和调动自愈力以维持机体的健康状态。透平压缩机、发电机组和航空发动机等动力机械是工业和国防的心脏设备,一旦发生故障将导致事故和巨大损失,在运行中通过自监测、自诊断和主动控制来抑制故障的发生以实现自愈化,是机器向高级智能阶段发展研究中的一个重要方向。本文总结了北京化工大学诊断与自愈工程(DSE)研究中心在人工自愈与动力机械振动故障靶向抑制方面的主要研究工作及成果,并以转子轴系不平衡和压缩机转子失稳振动为例,证明了靶向抑制方法的有效性。以上成果可为自主开发具有自愈功能的智能动力机械提供科学依据。

人工自愈技术在氯化氢合成工序应用探讨

依据人工自愈技术理论,在氯化氢合成工序增加了逻辑控制程序,提高了装置的本质安全性。

基于惯容的浮筏隔振系统人工自愈技术研究

传统浮筏隔振系统为双层“质量-弹簧-阻尼”机械系统。基于机电相似理论,质量与一端接地电容对应,而惯容是与电容完全对应的双端机械元件。将惯容引入浮筏隔振系统,使浮筏动力学模型中双层质量间可产生可变惯性耦合,从而极大影响系统固有频率与隔振性能。浮筏的退化或异动会改变系统固有频率和力传递率。惯容惯质系数的增加会使浮筏固有频率降低并影响力传递率。将人工自愈的思想引入浮筏隔振系统,根据系统固有频率的监测结果来调节惯容惯质系数,将系统固有频率自主调整恢复至合适固有频率,即为基于惯容的浮筏隔振系统人工自愈技术。为验证该技术原理,搭建浮筏隔振系统实验平台,进行简谐激励扫频试验。试验结果验证基于惯容的浮筏隔振系统人工自愈技术的可行性。

人工自愈概论

论述了仿生机械学研究的新领域——人工自愈原理:借鉴中华传统医学"自主调理是治疗学的第一原理",将人和动物的自愈机制赋予机器,使机器储存、补充和调动自愈力以维持机体健康状态。人工自愈技术包含自修复、代偿、自防护和自愈调控技术。人工智能模仿人脑的意识思维控制行为实现自动化,可使机器更聪明;人工自愈可模仿人体无意识思维的自愈机制,在运行中防止和抑制故障实现自愈化。论述了工程自愈论是控制论研究领域的一个新的分支学科,拓展了控制论和工程控制论研究领域。提出人工自愈和人工智能赛博-物理系统CPS三体模型。人工自愈会让机器装备更健康,从故障快准溯源诊断到精稳自愈调控,是机器乃至人造物系统自主健康基础,应用前景广阔。

人工自愈与机器自愈调控系统

首次提出了仿生机械学研究的新领域——人工自愈的概念,旨在改变仅靠故障停机保护机器安全和完全依赖人去修复机器的传统方式。人工自愈是将人和动物的自愈机制赋予机器,在运行中避免和抑制故障,实现自愈化以确保机器的本质健康。论述了工程自愈论是控制论研究的新领域,是人工自愈的理论基础,并对工程自愈论和工程控制论以及自愈化与自动化进行了分析对比。研讨了若干透平机械故障自愈调控原理和方法,并进行了试验验证。

工业互联网赋能装备智能运维与自主健康

概述了装备网络化监测诊断技术国内外发展历程,回顾了我国石化行业网络化监测诊断工程实践。提出了构建工业互联网装备智能运维系统的要点:工业互联网高质量数据采集与数据库、基于机理与数据驱动的溯源诊断与机群大数据分析及故障诊断专家系统。论述了工业互联网赋能智能运维和装备自主健康发展的途径。基于工业互联网应用工程实践的思考提出了今后的发展建议。

设计过程复杂性视角下复杂系统研究综述

设计过程复杂性理论(Design-Centric Complexity,DCC)从功能的角度出发研究系统的复杂性,并以产品实现的概率为系统复杂性的表征。在科技迅猛发展的背景下,复杂系统非线性、强耦合性、时变性和开放性等特征日益凸显,复杂系统相关研究成为国内外研究热点。从设计过程复杂性视角,以复杂系统4大特征为入手点,对复杂系统相关研究进行综述,研究设计过程复杂性理论与人工自愈理论在内的复杂系统相关研究之间的关系。最后,讨论设计过程复杂性和人工自愈等复杂系统研究应用领域和应用前景。

基于设计过程复杂性理论的功能自愈设计过程模型研究

人工自愈理论类比生物体自愈过程,为降低系统设计过程复杂性提供了新思路。目前人工自愈理论研究多集中在结构和参数层面,功能层面人工自愈理论的相关研究较少。将人工自愈理论与设计过程复杂性理论结合,提出基于设计过程复杂性的功能自愈设计过程模型,功能自愈是对人工自愈理论中结构自愈与参数自愈的有益补充,旨在功能层面降低系统复杂性,提高系统自愈能力;在概念设计阶段,通过功能元-功能模型的转化方式,应用TRIZ中的功能等级算法,对系统功能按类型进行划分,依据功能等级进行排序,提出功能自愈优先级判别标准;通过在系统中构建功能周期,提高系统功能实现概率,并在功能周期中为目标功能赋予功能自诊断,功能自恢复的能力扩展功能周期,进一步提高系统功能实现概率,与系统结构自愈参数自愈结合,提高系统人工自愈能力,最后通过智能光伏除尘系统设计过程验证功能自愈理论的科学性。