Iuventus Plus
TYTUŁ PROJEKTU
Opracowanie nowatorskich narzędzi analizy sygnałów wibroakustycznych generowanych przez maszyny wirnikowe pracujące w ekstremalnie zmiennych warunkach operacyjnych
PODSUMOWANIE PROJEKTU
Głównym osiągnięciem zespołu badawczego jest opracowanie definicji zupełnie nowych klas sygnałów, które mogą opisać sygnały drgań generowane przez maszyny wirnikowe pracujące w ekstremalnie zmiennych warunkach eksploatacyjnych: „uogólnione sygnały kątowo-deterministycznego” (nazwanego w skrócie GAD z ang. generalized angular deterministic) oraz „uogólnione sygnały kątowo-czasowo deterministyczne” (nazwanego w skrócie GATD, z ang. generalized angular-temporal deterministic). Zaproponowane definicje nowych klas umożliwiają normalizację praktycznie dowolnego sygnału drgań charakteryzującego się silnymi zmianami częstotliwości i amplitudy dla poszczególnych komponentów składowych w trakcie rejestracji względem pryncypialnych paramentów operacyjnych. Jak pokazano w materiałach naukowych, normalizacja pozwala na transformację sygnału do postaci, w której komponenty charakteryzują się niezmiennymi właściwościami czasowo-częstotliwościowymi. W konsekwencji, do badanego sygnału można używać klasycznych narzędzi analizy sygnałów stacjonarnych, co otwiera bardzo szeroki zakres zastosowań niedostępnych do tej pory dla sygnałów silnie niestacjonarnych i ogólnie stanowi potencjał zastosowań praktycznych.
Warto podkreślić, iż w dotychczasowych pracach naukowych znane były jedynie metody separacji stacjonarnych sygnałów drgań, tj. zarejestrowanych przy stałej prędkości, obciążeniu, etc. Podjęte próby uogólnienia techniki separacji sygnałów drgań ograniczały się jedynie do redukcji wpływu zmiennej prędkości obrotowej na rozmycie komponentów widma dla sygnałów deterministycznych poprzez operację przepróbkowania sygnałów (znanego częściej jako resampling), bez uwzględnienia wpływu zmiennych parametrów operacyjnych na amplitudę komponentów, zjawiska którego obecność potwierdzono w projekcie. Zbiór publikacji opisujących nowe klasy zdobył prestiżową nagrodą „Best Paper Award” na międzynarodowej konferencji The 4th International Conference on Condition Monitoring of Machinery in Non-Stationary Operations (CMMNO 2014), Lyon, Francja.
ZADANIA BADAWCZE
W ramach realizacji projektu badawczego Nr IP2012 061572 w latach 2013-2025 wykonano jedenaście zadań badawczych i opracowano szczegółowy raport dla każdego z nich. Ze względu na wymagania strony internetowej, szczegółowe raporty w formacie pdf podzielono na części:
1. Przegląd i analiza istniejących metod cyfrowego przetwarzania sygnałów niestacjonarnych
2. Przegląd i analiza metod diagnostyki technicznej maszyn pracujących w zmiennych warunkach eksploatacyjnych
3. Zakup i kompletacja stanowiska badawczego
4. Wykonanie pomiarów sygnałów wibroakustycznych przy stałych oraz zmiennych warunkach eksploatacyjnych na stanowisku testowym
5. Wstępna analiza zebranych sygnałów oraz zdefiniowanie odpowiedniej dla nich nowej klasy
6. Opracowanie modelu matematycznego badanych sygnałów
7. Opracowanie metod detekcji komponentów charakterystycznych badanych sygnałów
8. Opracowanie metod identyfikacji oraz separacji komponentów charakterystycznych badanych sygnałów
9. Przeprowadzenie pomiarów sygnałów wibroakustycznych dla rzeczywistych obiektów technicznych pracujących w ekstremalnie zmiennych warunkach eksploatacyjnych
10. Weryfikacja opracowanych metod
11. Zestawienie wyników
Sprawozdanie z zadania nr 1: część 1 (pobierz), część 2 (pobierz)
Sprawozdanie z zadania nr 2: część 1 (pobierz), część 2 (pobierz)
Sprawozdanie z zadania nr 3: część 1 (pobierz), część 2 (pobierz)
Sprawozdanie z zadania nr 4A: część 1 (pobierz), część 2 (pobierz), część 3 (pobierz)
Sprawozdanie z zadania nr 4B: część 1 (pobierz), część 2 (pobierz)
Sprawozdanie z zadania nr 5: część 1 (pobierz), część 2 (pobierz), część 3 (pobierz), część 4 (pobierz)
Sprawozdanie z zadania nr 6: część 1 (pobierz), część 2 (pobierz)
Sprawozdanie z zadania nr 7: część 1 (pobierz), część 2 (pobierz)
Sprawozdanie z zadania nr 8: część 1 (pobierz), część 2 (pobierz)
Sprawozdanie z zadania nr 9: część 1 (pobierz), część 2 (pobierz)
Sprawozdanie z zadania nr 10: część 1 (pobierz), część 2 (pobierz)
Sprawozdanie z zadania nr 11: (pobierz)
KODY ŹRÓDŁOWE
W ramach opracowanych narzędzi do analizy sygnałów charakteryzujących się silnymi zmianami komponentów składowych, opracowano kody w środowisku Matlab. Poniższe kody umożliwiają rekonstrukcję najważniejszych wyników zaprezentowanych w projekcie (do pobrania):
1. Separacja niestacjonarnych sygnałów z maszyn wirnikowych
Pobierz kody do ekstrakcji komponentów uogólnionych kątowo-czasowych (GAD z ang. generalized angular-temporal) z sygnałów drgań wygenerowanych przez maszyny pracujące w niestacjonarnych warunkach eksploatacyjnych: DRS_GATP_JU. Metoda zawiera funkcje przepróbkowania (resamplingu) oraz normalizacji.
2. Modelowanie sygnałów nowych klas
Pobierz kody do wygenerowania syntetycznej płaszczyzny obciążenie-częstotliwość: generate_load_freq_plane. Metoda jest potrebna do wygenerowania syntetycznego sygnału GAD. Pobierz kod generujacy sygnał GAD: GAT_1st_generation. Pobierz kod generujący odpowiedź impulsową: pulse_response_gen. Ta metoda jest potrzebna do wygenerowania syntetycznego, uogólnionego, deterministcznego sygnału kątowo-czasowego GATD z odpowiedziami impulsowymi: GAT_2nd_generation.
3. Widmo kątowo-czasowe dla detekcji uszkodzeń łożysk tocznych
Pobierz kody do wygenerowania widma kątowo-czasowego: Angular_Temporal_STFT.
PUBLIKACJE NAUKOWE (IF)
1. Jacek Urbanek et al., Normalization of vibration signals generated under highly varying speed and load, nr ref. MSSP15-504
2. Jacek Urbanek et al., Application of angular-temporal spectrum for exploratory analysis of generalized angular-temporal deterministic signals APAC-S-15-00557
Uwaga: Odnośniki do publikacji będą dodane niezwłocznie w przypadku uzyskania statusu In Press.