可靠性强化试验技术在电动闸阀故障识别中的应用 被引量：1

1

作者 张林 汤文斌 +4 位作者 刘杰 闫晓 湛力 李明刚 周吴 《流体机械》 北大核心 2025年第3期110-118,共9页

为探究电动闸阀的可靠性及轻微故障识别技术的难点,采用可靠性强化试验技术在非破坏条件下开展电动阀门故障模拟试验,成功获取了2种典型故障模式的响应数据,最后采用决策树、随机森林和梯度提升3种机器学习方法,并结合网格搜索和Actor-C... 为探究电动闸阀的可靠性及轻微故障识别技术的难点,采用可靠性强化试验技术在非破坏条件下开展电动阀门故障模拟试验,成功获取了2种典型故障模式的响应数据,最后采用决策树、随机森林和梯度提升3种机器学习方法,并结合网格搜索和Actor-Critic强化学习2种优化方案,对试验数据进行了分析。结果表明,可靠性强化试验技术能够在不破坏阀门的前提下,低成本、高效地模拟阀门卡滞和卡死故障;电流与振动特征的组合显著提高了故障识别精度,尤其是在随机森林和梯度提升算法中正常数据识别精度达98%,在随机森林和决策树算法中故障数据识别精度最高达到82%;多特征融合有助于充分利用数据的特性提升模型性能;强化学习在提升随机森林性能方面表现出色,振动特征下准确率提升21%,振动电流组合特征下提升15%,电流特征下提升6%;但在梯度提升树中未能显著改善性能,反而导致其产生一定程度的下降;决策树适合处理多特征组合数据,表现出更高的故障识别精度;而随机森林在单一特征和多特征组合下均表现稳定,训练时间和识别精度均具有较高的鲁棒性;梯度提升树在某些特征类型下的表现波动较大,应针对其特点进行进一步优化;在实际工业故障诊断中,应优先考虑随机森林和决策树算法,结合多特征融合和优化方法以提升分类性能。研究可为电动闸阀的故障识别提供参考。 展开更多

关键词 电动阀门 可靠性强化 故障模拟 故障识别

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反应堆棒控棒位系统的可靠性增长试验研究

2

作者 田雪莲 刘杰 +4 位作者 蒋宇 湛力 聂常华 杨祖毛 胡俊 《自动化仪表》 2025年第5期31-35,40,共6页

为准确评价改进设计的反应堆棒控棒位系统的可靠性、提高产品的可靠性水平、实现产品可靠性快速增长目标,开展了反应堆棒控棒位系统的可靠性增长试验研究。在真实模拟棒控棒位的运行负载和工作环境条件下的综合试验装置中,同时将棒控棒... 为准确评价改进设计的反应堆棒控棒位系统的可靠性、提高产品的可靠性水平、实现产品可靠性快速增长目标,开展了反应堆棒控棒位系统的可靠性增长试验研究。在真实模拟棒控棒位的运行负载和工作环境条件下的综合试验装置中,同时将棒控棒位试验件置于高温环境箱内。根据阿伦尼斯模型,采用温度加速试验方式开展了可靠性增长试验。棒位系统首发故障时间超过21630.2 h。棒控系统在较短试验周期内暴露了薄弱环节。经故障分析和改进设计,可靠性水平明显提高。通过杜安模型预估得到棒控机箱的平均故障间隔时间(MTBF)大于10626.13 h,平均故障率降至0.14‰以下。试验结果表明,控制棒驱动线热态回路与棒控棒位加速环境耦合的综合试验装置和方法有效、可行。该研究为类似单一样件的多系统设备可靠性评价和验证提供了新的有效途径。 展开更多

关键词 核电 反应堆 棒控棒位系统 加速试验 热态 可靠性 平均故障间隔时间

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倒立摆系统的自摆起和稳定控制 被引量：17

3

作者 湛力 孙鹏 陈雯柏 《计算机仿真》 CSCD 2006年第8期289-292,共4页

为了实现一级倒立摆系统自摆起和稳定控制,该文采用了最优控制与PID控制相结合的控制方法。首先,采用Bang-Bang控制理论设计开环时间最优控制器,实现倒立摆的平稳快速摆起,同时设计经典PID控制器控制小车位置;然后采取线性二次型最优控... 为了实现一级倒立摆系统自摆起和稳定控制,该文采用了最优控制与PID控制相结合的控制方法。首先,采用Bang-Bang控制理论设计开环时间最优控制器,实现倒立摆的平稳快速摆起,同时设计经典PID控制器控制小车位置;然后采取线性二次型最优控制理论设计LQR控制器,将倒立摆稳定在平衡位置。计算机仿真和倒立摆系统实时仿真表明,文中提出的控制策略和控制算法得到了很好的验证,取得了满意的效果。 展开更多

关键词 倒立摆 开关控制 比例-积分-微分控制 线性二次型最优控制

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基于Lie理论的倒立摆系统的控制算法研究 被引量：5

4

作者 湛力 许庆晗 陈雯柏 《计算机仿真》 CSCD 2006年第9期319-322,共4页

该文通过能量反馈和最优控制相结合的方法实现倒立摆系统的自摆起和稳定控制。在摆起阶段采用能量反馈方法实现快速摆起,而在平衡稳定控制阶段,采用一种非线性系统微分几何方法-李理论,对倒立摆系统进行近似线性化,此种线性化方法使模... 该文通过能量反馈和最优控制相结合的方法实现倒立摆系统的自摆起和稳定控制。在摆起阶段采用能量反馈方法实现快速摆起,而在平衡稳定控制阶段,采用一种非线性系统微分几何方法-李理论,对倒立摆系统进行近似线性化,此种线性化方法使模型更多包含原系统主要的非线性部分,更能逼近实际系统,针对采用李理论得到的近似线性化模型,对倒立摆系统进行最优稳定控制设计。仿真和实时控制试验结果表明,文中提出的李理论近似模型线性化方法对于控制器设计结果是有效的,而且采用的能量反馈和最优控制相结合的联合控制策略能够成功实现倒立摆系统的自摆起和稳定控制过程。 展开更多

关键词 倒立摆 非线性系统 微分几何 李理论 最优控制 能量反馈

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Matlab神经网络工具箱在导弹解耦控制仿真中的应用 被引量：3

5

作者 湛力 罗喜霜 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期1375-1378,共4页

研究Matlab神经网络工具箱在导弹解耦控制中的应用。以某型导弹为例,介绍静态状态反馈非线性解耦控制方法在导弹解耦控制中应用的优势和不足,结合Matlab神经网络工具箱强大的功能,为导弹的解耦控制难题提供了解决办法。仿真结果表明,应... 研究Matlab神经网络工具箱在导弹解耦控制中的应用。以某型导弹为例,介绍静态状态反馈非线性解耦控制方法在导弹解耦控制中应用的优势和不足,结合Matlab神经网络工具箱强大的功能,为导弹的解耦控制难题提供了解决办法。仿真结果表明,应用神经网络工具箱可以简化导弹解耦控制算法的复杂程度,使之更适合于工程应用。 展开更多

关键词 解耦控制 相对阶 李导数 解耦矩阵 神经网络

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导弹模糊控制技术的DSP算法仿真 被引量：1

6

作者 湛力 罗喜霜 张天桥 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2002年第4期5-7,11,共4页

研究一种新型的自组织模糊控制方法用于导弹自驾驶仪设计 ,以提高导弹自动驾驶仪的控制特性。控制算法的硬件实现是评价该算法能否具有工程实现性的标准之一。经过理论推导及仿真实验结果表明 ,自组织模糊控制算法在理论上既能提高导弹... 研究一种新型的自组织模糊控制方法用于导弹自驾驶仪设计 ,以提高导弹自动驾驶仪的控制特性。控制算法的硬件实现是评价该算法能否具有工程实现性的标准之一。经过理论推导及仿真实验结果表明 ,自组织模糊控制算法在理论上既能提高导弹自动驾驶仪的控制特性 ,在实现上又具有利于 DSP实现的形式 ,并且满足实时性要求 ,为该算法的工程实现提供了可能性。 展开更多

关键词 导弹 算法仿真 自组织模糊控制 数字信号处理 DSP 自动驾驶仪

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制导系统硬件量测设备精度分析

7

作者 湛力 罗喜霜 张天桥 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期298-300,304,共4页

提出导弹制导控制系统硬件量测设备精度要求的分析方法.以中制导精度为优化指标,以涉及中制导系统的硬件量测设备的精度要求为优化参数,采用遗传算法进行寻优,确定相关硬件量测设备的精度指标要求.仿真实验结果表明,在工程上优化结果有... 提出导弹制导控制系统硬件量测设备精度要求的分析方法.以中制导精度为优化指标,以涉及中制导系统的硬件量测设备的精度要求为优化参数,采用遗传算法进行寻优,确定相关硬件量测设备的精度指标要求.仿真实验结果表明,在工程上优化结果有利于进一步的误差分析及硬件设备的选定,误差分析结果及硬件设备的选定影响制导控制系统的改进. 展开更多

关键词 制导精度 设备精度要求 遗传算法

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非线性系统的自组织模糊解耦控制

8

作者 湛力 罗喜霜 张天桥 《计算机仿真》 CSCD 2004年第1期38-40,共3页

该文介绍自组织模糊控制理论在非线性多变量系统解耦控制中的应用。对某机动飞机采用自组织模糊控制理论进行了解耦控制律设计 ,并与一般非线性系统的解耦控制方法进行比较。仿真结果表明自组织模糊控制对解决强耦合非线性系统具有较好... 该文介绍自组织模糊控制理论在非线性多变量系统解耦控制中的应用。对某机动飞机采用自组织模糊控制理论进行了解耦控制律设计 ,并与一般非线性系统的解耦控制方法进行比较。仿真结果表明自组织模糊控制对解决强耦合非线性系统具有较好的控制作用 ,且不受系统模型、解耦阵是否可逆等数学理论条件的限制 ,具有较好的工程应用意义。 展开更多

关键词 非线性系统 自组织模糊控制 解耦控制 飞机

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基于Hilbert-Huang变换和BP神经网络的核级电动阀门退化趋势预测 被引量：4

9

作者 刘杰 张林 +3 位作者 王运生 闫晓 湛力 欧柱 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期179-184,共6页

核级电动阀门服役环境恶劣,极易发生退化失效。为准确预测核级电动阀门性能退化趋势,采用Hilbert-Huang变换(HHT)和反向传播神经网络(BPNN)相结合的方法(HHT-BPNN)对核级电动阀门的退化状态进行预测。本文采用某次核级电动阀门可靠性试... 核级电动阀门服役环境恶劣,极易发生退化失效。为准确预测核级电动阀门性能退化趋势,采用Hilbert-Huang变换(HHT)和反向传播神经网络(BPNN)相结合的方法(HHT-BPNN)对核级电动阀门的退化状态进行预测。本文采用某次核级电动阀门可靠性试验的振动信号对电动阀门退化趋势进行预测,结果显示该方法能准确预测出核级电动阀门的3种退化状态,且其相对误差在可接受范围内。研究表明HHT能够有效提取信号的退化信息,BPNN能够准确预测核级电动阀门的退化趋势,HHT-BPNN预测方法能有效解决核级电动阀门性能退化预测困难的问题。 展开更多

关键词 核级电动阀门 Hilbert-Huang变换(HHT) 反向传播神经网络(BPNN) 退化预测

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三代核电DBA环境试验装置改造设计研究 被引量：3

10

作者 邢立淼 湛力 +4 位作者 谢旭 吴小飞 许世杰 徐长哲 马楠 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期95-99,共5页

中国核动力研究设计院环境鉴定试验装置因试验开始初期试验腔内热冲击温度拉峰能力不足、热冲击过程中试验腔内温度分布不均匀等问题难以满足三代核电反应堆失水事故(LOCA)环境试验的要求。针对存在问题,利用数值计算软件RELAP5对试验... 中国核动力研究设计院环境鉴定试验装置因试验开始初期试验腔内热冲击温度拉峰能力不足、热冲击过程中试验腔内温度分布不均匀等问题难以满足三代核电反应堆失水事故(LOCA)环境试验的要求。针对存在问题,利用数值计算软件RELAP5对试验装置改造设计进行了数值分析,依据分析结果对环境鉴定试验装置进行了设计及改造。改造后装置试验结果表明,装置在热冲击阶段的温度拉峰能力大大提高,温度均匀性得到明显改善,满足三代核电设计基准事故(DBA)环境试验曲线的要求。 展开更多

关键词 AP1000 环境试验 装置改造

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紧密排列螺旋绕肋燃料组件典型栅元研究 被引量：2

11

作者 李明刚 聂常华 +5 位作者 王均 杨祖毛 谢峰 湛力 吴小飞 黄彦平 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期15-19,共5页

选取在通道形状、热工水力特性等方面接近原型组件的典型栅元,是反应堆的研究设计中重要的一环。通过适用于紧密排列螺旋绕肋组件的数值模拟方法,分析棒束规模对热工水力特性的影响。数值计算结果表明:与原型组件217棒束相比,19棒束组件... 选取在通道形状、热工水力特性等方面接近原型组件的典型栅元,是反应堆的研究设计中重要的一环。通过适用于紧密排列螺旋绕肋组件的数值模拟方法,分析棒束规模对热工水力特性的影响。数值计算结果表明:与原型组件217棒束相比,19棒束组件的"冷壁效应"、"边壁效应"已经较弱,当量直径、阻力压降、中心通道无量纲质量流速、热通道的传热系数等关键参数的偏差小于13%,确定反映原型组件热工水力特性的典型栅元为19棒束组件。 展开更多

关键词 紧密排列 螺旋绕肋 典型栅元 数值模拟

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基于倒立摆系统前馈型神经网络实验的开发 被引量：2

12

作者 陈雯柏 湛力 +1 位作者 高翔宇 李昊 《实验技术与管理》 CAS 2007年第7期34-37,共4页

介绍一个基于MATLAB／SIMULINK和直线一级倒立摆系统的前馈型人工神经网络的实验方案。设计了一级倒立摆系统BP神经网络控制器，并完成了仿真和实物控制实验。实验结果有利于对前馈型人工神经网络的本质认识。

关键词 前馈神经网络 神经控制 倒立摆 实验设计

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紧密排列螺旋绕肋燃料组件阻力特性试验研究 被引量：1

13

作者 李明刚 谢峰 +5 位作者 聂常华 王均 杨祖毛 湛力 吴小飞 黄彦平 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期20-23,共4页

针对紧密排列螺旋绕肋燃料组件开展阻力特性试验研究。试验结果表明:入口温度对组件的阻力特性无影响;拟合的阻力系数关系式与试验数据的偏差小于1%;Rehme关系式在低雷诺数时与试验数据吻合。采用BSL雷诺应力湍流模型对紧密排列螺旋绕... 针对紧密排列螺旋绕肋燃料组件开展阻力特性试验研究。试验结果表明:入口温度对组件的阻力特性无影响;拟合的阻力系数关系式与试验数据的偏差小于1%;Rehme关系式在低雷诺数时与试验数据吻合。采用BSL雷诺应力湍流模型对紧密排列螺旋绕肋组件进行数值模拟计算,获得了组件的阻力特性、速度分布、二次流,并与试验数据对比,偏差小于8%,表明采用的计算流体动力学(CFD)方法适用于预测紧密排列螺旋绕肋组件的阻力特性。 展开更多

关键词 紧密排列 螺旋绕肋 阻力特性 数值模拟

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基于特征融合技术的滚动轴承退化预测方法研究 被引量：5

14

作者 于忠斌 张林 +4 位作者 李硕 湛力 刘杰 周苏婷 唐樟春 《阀门》 2021年第6期323-328,共6页

提出了一种结合多维特征融合及最小二乘支持向量回归机的滚动轴承退化趋势预测方法。首先提取了滚动轴承全寿命周期振动数据的各域特征,并利用主成分分析法将各域多维特征融合为表征轴承退化性能趋势的退化性能指标。将最小二乘支持向... 提出了一种结合多维特征融合及最小二乘支持向量回归机的滚动轴承退化趋势预测方法。首先提取了滚动轴承全寿命周期振动数据的各域特征,并利用主成分分析法将各域多维特征融合为表征轴承退化性能趋势的退化性能指标。将最小二乘支持向量回归机作为预测模型,同时利用粒子群算法优化模型参数。其次,利用误差累积和方法对预测模型的累积预测误差进行有效地跟踪和控制,进一步提高预测模型的准确性和稳定性。最后,利用实测的滚动轴承全寿命实验数据对所提方法开展验证,并将所得结果与几种现有方法结果进行对比,结果表明该方法能获得较好的滚动轴承退化趋势预测结果。 展开更多

关键词 滚动轴承 退化趋势预测 多维特征融合 主成分分析 最小二乘支持向量回归机 误差累积和

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倒立摆一级控制算法设计和半实物仿真验证

15

作者 罗喜霜 湛力 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第z2期114-115,118,共3页

在倒立摆的控制研究试验过程中,在MATLAB环境下,以状态空间表达式形式建立倒立摆数学模型,采用MATLAB控制工具箱直接对倒立摆进行控制设计和仿真,之后在Simulink环境下建立倒立摆的控制仿真模型,将通过MATLAB控制工具箱设计的控制参数... 在倒立摆的控制研究试验过程中,在MATLAB环境下,以状态空间表达式形式建立倒立摆数学模型,采用MATLAB控制工具箱直接对倒立摆进行控制设计和仿真,之后在Simulink环境下建立倒立摆的控制仿真模型,将通过MATLAB控制工具箱设计的控制参数直接运用到Simulink仿真模型中,并通过代码生成工具RTW将模型下载到控制卡中进行倒立摆的实时控制试验.试验结果表明:通过MATLAB设计平台,大大加快了倒立摆系统的建模、控制仿真设计和实现过程. 展开更多

关键词 数学建模 设计仿真 倒立摆 数学建模 代码生成 半实物仿真

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一级倒立摆系统摆上舞蹈控制

16

作者 陈雯柏 吴小娟 湛力 《北京机械工业学院学报》 2009年第1期37-41,共5页

倒立摆是一个典型的高阶次、多变量、非线性的不稳定系统。研究一级倒立摆系统摆上舞蹈控制器设计,实现了摆杆的摆起控制、稳定控制、小车任意位置控制、"快四-慢四"姿态控制和摆杆超级大旋转控制等。应用软切换的控制方法防... 倒立摆是一个典型的高阶次、多变量、非线性的不稳定系统。研究一级倒立摆系统摆上舞蹈控制器设计,实现了摆杆的摆起控制、稳定控制、小车任意位置控制、"快四-慢四"姿态控制和摆杆超级大旋转控制等。应用软切换的控制方法防止了在摆起控制器及平衡控制器切换时的剧烈抖动作用。为避免实际运行过程中小车撞墙现象的发生,设计了PID控制器来对小车的位置进行限制。基于直线一级倒立摆系统完成了摆上舞蹈的实物控制。 展开更多

关键词 直线一级倒立摆 舞蹈控制器 BANG-BANG控制 线性二次型最优控制 PID控制

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基于分区密度补偿的稳压器液位测量研究 被引量：5

17

作者 刘志龙 湛力 +3 位作者 聂常华 刘杰 唐樟春 李曈希 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期242-245,共4页

针对稳压器底部电热元件进行加热时,稳压器中上部和底部温度差异较大,导致传统稳压器差压法液位存在测量误差大的问题,提出了一种基于分区密度补偿的稳压器液测量方法。首先根据实际情况将稳压器分为饱和区和非饱和区,饱和区为饱和蒸汽... 针对稳压器底部电热元件进行加热时,稳压器中上部和底部温度差异较大,导致传统稳压器差压法液位存在测量误差大的问题,提出了一种基于分区密度补偿的稳压器液测量方法。首先根据实际情况将稳压器分为饱和区和非饱和区,饱和区为饱和蒸汽所在区域,利用测量得到的温度对饱和蒸汽密度进行补偿;非饱和区域为介质水所在的区域,利用非饱和区域平均温度对介质水密度进行补偿。其次在稳压器饱和区和非饱和区,建立基于最小二乘法的多项式拟合模型,进行密度变量补偿,进而结合冷水段密度量进行液位计算。最后在实验装置上进行实验,并和基准液位进行比较,实验表明本文所提出的稳压器液位测量方法能够得到可靠的测量结果,因此本方法能够广泛应用于核工业等工业领域中压力容器液位测量。 展开更多

关键词 稳压器 饱和区域 非饱和区域 分区密度补偿

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基于运行过程变量特征分析的核级闸阀故障诊断方法 被引量：2

18

作者 刘志龙 李曈希 +3 位作者 聂常华 湛力 唐樟春 刘杰 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期171-174,共4页

针对核级闸阀卡滞故障,提出一种基于运行过程变量特征分析的闸阀故障诊断方法。闸阀开关运行过程往往包含故障特点及变化规律,因此该方法首先利用Shannon熵对闸阀开关过程振动信号功率谱进行信息化度量,计算出功率谱熵均值作为目标过程... 针对核级闸阀卡滞故障,提出一种基于运行过程变量特征分析的闸阀故障诊断方法。闸阀开关运行过程往往包含故障特点及变化规律,因此该方法首先利用Shannon熵对闸阀开关过程振动信号功率谱进行信息化度量,计算出功率谱熵均值作为目标过程变量,分析闸阀健康情况下和故障情况下的目标过程变量的特征变化,进而划分故障区域和非故障区域,对闸阀进行故障诊断。最后基于核级闸阀实验,对该方法进行实验验证,结果表明该方法能够有效地诊断出核级闸阀故障,并且该方法具有一定的故障预测能力。因此该方法的使用能够降低因为闸阀卡滞故障造成的核设施事故发生概率,同时该方法能够用于其他领域闸阀故障诊断。 展开更多

关键词 核级闸阀 故障诊断 信息化度量 目标过程变量 功率谱熵

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