内/外源随机因素影响下海上风机传动链深度隐变量寿命预测方法研究

Offshore wind energy technology is a promising green sustainable energy technology. This research project aims to investigate the fundamental theory and critical technologies on remaining life prediction for offshore wind turbines under severe corrosive environment and wind/wave load. To reveal the nonlinear coupling law between damage, working conditions and signs, the interaction evolution mechanism of "corrosion-wear" is analyzed, and the coupled excitation effect of wind and wave loads is investigated. Further, to cope with degradation modeling and remaining life prediction problem under hierarchical stochastic factors, an integrated expression for complex probability generative relationship and dynamic sequential relationship is constructed, and then an adaptive deep latent variable state-space remaining useful life prediction method is proposed. The perspective research achievements are promising for providing effective measures for remaining useful life prediction and operational status assessment of offshore mechanical systems. This research project, concentrating on both theoretical significance and engineering applicability, will effectively enhance the service performance of offshore wind turbine and prohibit catastrophic accidental events.

海上风电是一种极具潜力的绿色新能源技术。本项目聚焦于严苛腐蚀环境中、风载/浪载联合作用下海上风机传部件寿命预测基础理论与关键技术的研究，针对多海上特殊环境中工况变化、损伤演化对损伤征兆的耦合作用尚不清晰的问题，分析“锈蚀-磨损”二元交互损伤演化机理，探索随机风载/浪载的联合激励与逐层传递作用，阐明损伤、工况及征兆间非线性耦合规律；针对受内/外源复杂随机因素作用的退化过程建模难、预测难的问题，研究驱动海上风机部件退化过程的层次化因果关系与动态时序关系的图模型表征方法和相互影响方式，探索复杂概率生成关系和动态时序关系的一体化表达方法，提出一种深度隐变量-状态空间模型用于传动部件的高精度自适应寿命预测技术。研究成果可为复杂海上机械系统寿命预测与运行安全评估提供有效的分析手段，将有效提高海上风机的服役性能和预防重大事故发生，具有重要的理论意义与工程应用价值。

能源的匮乏和环境的污染逐渐成为人类可持续发展重大阻碍。这使得人们将发展绿色新能源技术作为当前发展的重中之重，其中，海上风电便是这种极具潜力的绿色新能源技术。本项目针对海上风机关键零部件预测与健康管理中存在的若干关键问题开展了研究。在退化机理方面 ，本项目发现了一种刻画具有随机、瞬时接触特性的微观磨损行为的新规律。在故障诊断与辨识方面，针对非平衡样本、乏信息问题，通过对时序信息深度挖掘，提出一种基于切换状态空间模型的退化辨识方法、以及一种Wasserstein条件生成对抗网络的非平衡诊断方法。更进一步地，本项目将深度隐变量模型与状态空间模型进行融合，提出了一种更富有柔性的机械部件退化建模方法。在此基础上，本项目结合dropout方法和自适应递归策略，发展了一系列退化模型参数自适应调优技术，实现了关键组件剩余寿命的柔性预测。研究成果为复杂海上机械系统寿命预测与运行安全评估提供理论基础和实用技术。