[发明专利]一种基于临界相变理论的工程系统健康分析系统和方法

摘要

本发明涉及一种基于临界相变理论的工程系统健康分析系统和方法，该系统包括：信号采集单元、信号分析单元以及交互展示单元三部分，该方法包括如下基本步骤：信号采集、信号预处理、随机波动信号提取、临界相变预警信号指标分析以及信号分析展示。本发明将工程系统临界相变特性应用工程系统上，为工程系统健康分析提供了新的切入点，本发明能够全面反映系统失效时系统状态的变迁，实现系统故障的诊断和预测，具有较好的适用性。

主权项

1.一种基于临界相变理论的工程系统健康分析系统，其特征在于，所述系统包括如下单元：/n信号采集单元，所述信号采集单元用于采集所述工程系统中与所述工程系统工作状态相关的具有时序性的信号；/n信号分析单元，所述信号分析单元用于对所采集的信号进行预处理并基于预处理后的信号进行临界相变分析，其中所述信号分析单元基于预处理后的信号进行与所述工程系统失效相关的随机波动信号的提纯，所述随机波动信号提纯过程包括：去除系统失效不敏感状态和系统工作状态下的趋势信号，仅提取系统失效相关的随机波动信号，/n其中，所述信号分析单元通过下述方式进行临界相变分析：/n3.1)、通过典型复杂机电系统动力学特性分析和系统传感信号随机噪声分析，获取复杂机电系统的系统级随机动力学特性；/n3.2)利用复杂系统临界相变理论，对复杂机电系统随机动力学临界相变特性进行分析；/n3.3)、在复杂机电系统随机动力学属性分析的基础上，结合基于物理机理的复杂机电系统基础参考模型和系统运行信号日志记录完成基础参考模型参数学习，从物理机理角度建模，以直接反映系统各参数之间的关系；/n3.4)、结合系统运行信号日志记录基于动态图模型完成复杂机电系统随机扰动参数学习，使用动态图模型建模，以更好的描述随机变化的参数之间的关系以及参数本身因噪声存在造成的波动；/n3.5)接下来，利用随机噪声激励模拟和临界相变状态评价，通过噪声驱动的深度强化学习方式完成临界相变学习，构建系统级的临界相变状态模型，在学习过程中，通过设置系统传感信号参数值模拟随机噪声激励，不断迭代训练，使系统主动达到临界相变状态，通过记录系统状态参数数据分析系统状态参数的变化特征，基于此模型可根据系统当前的运行信号分析系统的响应趋势，从而完成系统健康状态分析。/n