[发明专利]基于移动感知的风机塔筒振动监测系统及模态参数提取方法

权利要求书

1.一种基于移动感知的风机塔筒振动监测系统，其特征在于，包括：

N1个第一运载装置，所述第一运载装置能够被固定保持在目标风机的塔筒外壁，所述第一运载装置上设置有第一振动传感器，以采集所述第一运载装置在塔筒外壁所处位置的振动信号，其中，N1＝1；所述第一运载装置上设置有第一高度获取装置以获取所述第一运载装置的高度信息；

N2个第二运载装置，所述第二运载装置可移动地保持在所述目标风机的塔筒外壁，所述第二运载装置上设置有第二振动传感器，以采集所述第二运载装置在塔筒外壁上不同高度位置的振动信号，其中，N2＝1；所述第二运载装置上设置有第二高度获取装置以获取所述第二运载装置的高度信息；以及

数据处理系统，所述数据处理系统与所述第一振动传感器以及所述第二振动传感器通信连接，获取所述第一振动传感器采集的振动信号以及所述第二振动传感器采集的振动信号，所述第二振动传感器采集的振动信号包括塔筒外壁N2个高度位置的振动信号，所述数据处理系统至少基于所述第一振动传感器采集的振动信号以及所述第二振动传感器采集的振动信号对目标风机的目标振动模态进行识别，以获得目标振动模态的频率、阻尼比以及模态振型；

其中，所述第一运载装置与所述第二运载装置在所述目标风机的塔筒外壁上沿同一竖直方向排列；

所述监测系统基于以下步骤对所述目标风机的风机塔筒模态参数进行提取：

S102、将N1个第一运载装置以及N2个第二运载装置保持在目标风机的塔筒外壁，所述第一运载装置被固定保持在目标风机的塔筒外壁，所述第二运载装置可移动地保持在所述目标风机的塔筒外壁；

S104、对所述第一运载装置以及第二运载装置进行光学对准，以使得所述第一运载装置与所述第二运载装置在所述目标风机的塔筒外壁上沿同一竖直方向排列；

S106、在塔筒外壁上竖直标定N个测量位置，将所述第一运载装置固定保持在N1个测量位置，将所述第二运载装置移动至N2个测量位置，启动振动测试，采集N1+N2个测量位置处的振动信号，其中N远大于N1+N2；

S108、至少基于N1+N2个位置处的振动信号获得所述目标振动模态的振动频率、阻尼比以及模态振型；以及

S110、使用高斯过程回归对N个测量位置处的模态振型进行估计，获得N个测量位置处模态振型的均值及置信区间，对置信区间宽度大于预设阈值位置的模态振型重复步骤S106至步骤S108，直至N个测量位置处的模态振型的置信区间宽度均小于或等于预设阈值，以获得所述目标风机的最终模态振型；

其中，步骤S110包括：

S1102、将已获取的N1+N2个测量位置的模态振型以及N1+N2个测量位置的高度信息写入模态振型-高度信息数据库；

S1104、基于所述模态振型-高度信息数据库，使用高斯过程回归对所述塔筒外壁N个测量位置的模态振型进行预测，获得N个测量位置模态振型的均值及置信区间；

S1106、判断所述预测的置信区间的宽度是否均小于或等于预设的阈值；

是，则输出所述N个测量位置模态振型的均值作为所述目标振动模态的最终模态振型；

否，则执行步骤S1108；

S1108、将所有所述第二运载装置向着步骤S1104预测的置信区间宽度最大的前N2个位置点移动，再次采集振动信号及高度信息并获取振动频率、阻尼比及模态振型，基于再次获取的N1+N2个测量位置的模态振型以及高度信息执行步骤S1102至步骤S1106，直至N个测量位置置信区间的宽度均小于或等于预设的阈值，并输出N个测量位置模态振型的均值作为所述目标振动模态的最终模态振型。

2.根据权利要求1所述的基于移动感知的风机塔筒振动监测系统，其特征在于，所述第二振动传感器采集的塔筒外壁N2个高度位置的振动信号为覆盖整个塔筒外壁的N2个高度位置的振动信号。

3.根据权利要求1所述的基于移动感知的风机塔筒振动监测系统，其特征在于，所述第一运载装置上设置有第一光学对准装置，所述第二运载装置上设置有第二光学对准装置，在第一振动传感器以及第二振动传感器采集振动信号之前，基于所述第一光学对准装置以及所述第二光学对准装置对所述第一运载装置以及第二运载装置进行光学对准，以保证所述第一运载装置与所述第二运载装置在所述目标风机的塔筒外壁上沿同一竖直方向排列。