基于级联随机共振的变工况针刺机状态辨识理论与方法研究

基于申请人在随机共振领域的研究成果和天津工业大学非织造材料与工程系我国第一条全工艺非织造布生产线的实验与设备条件，开展集微弱特征信号提取、设备故障状态辨识以及级联变尺度随机共振参数优化于一体的基于级联随机共振的变工况针刺机状态辨识理论与方法的创新研究。本研究针对针刺非织造布生产线关键设备质量维护中存在的科学问题，通过构建基于非单一放大器与多组件种类并存的最简非线性电路模型，形成基于随动机制的级联随机共振非线性电路参数与级联随机共振算法相应的理论，开展基于多级随机共振的混合频率任意波形快速平滑恢复方法研究，提出基于多学科优化与信号特征参量的多级随机共振系统级数判定方法，开展级联随机共振新模式以实现对混合频率任意波形的快速恢复，最终实现基于工况特征参量的针刺机早期故障辨识理论方法，为提高我国非织造设备生产自动化和控制智能化能力，并在此领域达到国际领先水平提供具有普遍意义的基础研究理论方法。

基于项目组在随机共振领域的研究成果和天津工业大学非织造材料与工程系我国第一条全工艺非织造布生产线的实验与设备条件，建立了多级随机共振电路参数与多级随机共振算法参数的参数对应公式，搭建了基于电阻团的多级高频随机共振电路，得出多级随机共振级数判定依据并完成最优级数条件的判定。建立反演恢复电路与反演恢复算法参数对应公式，解决了制约反演恢复电路应用的奇异值脉冲和参考电源电压稳定性等关键问题，完成了基于随机共振的复合频率波形恢复研究。在前述研究成果的基础上，根据多级随机共振与反演恢复系统所采集的信号分析结果，选取了表征针刺机运行工况的9个特征量，并采用主成分分析法得出了在其中占主要成分的特征量。搭建了基于多种状态信号的针刺机运行状态信息监测体系与基于工况特征参量的多对象远程综合状态监测体系，该系统不仅可以完成对针刺机的运行状态进行监测，还可以完成对针刺产品质量（强力性能）的预测研究。初步形成了针刺机模糊PID控制策略，为实现“监测-反馈-控制-改善”提供了理论基础和实践手段。