[00686609]大型水电机组动力学建模及故障诊断与优化控制

该项目属水利工程领域。大型水电机组是一类具有非最小相位、动态、时变、离散复杂非线性水机电耦合动力系统，机组启停和工况转换频繁，安全问题日益突出，建立在牛顿力学范式基础上的经典建模和优化控制理论已不能圆满地解释或解决非平稳动力系统所呈现的复杂现象和科学问题。在10多项国家研究计划支持下，系统地开展了大型水电机组动力学建模及故障诊断与优化控制的理论研究，形成了一批具有国际影响的创新性成果，主要科学发现点包括：发现了多场耦合作用下转子系统动力过程的分岔现象，推求了耦合故障下水电机组非线性动力学模型及其运动微分方程，揭示了不同分岔参数下机组振动特性及混沌响应机理，建立了水机电复杂耦合模型状态变量空间场解耦和系统动力学建模的理论体系。发现了振源信号响应的Haar类正交谱特性，提出了一类基于Haar类正交变换、轮廓链码和粗糙集理论的水电机组非平稳故障信号特征提取方法，揭示了正交谱和链码特征与振动故障的映射规律。发现了粗糙集对复杂高维不确定故障特征信息的降维与模糊辨识规律，建立了水电机组一体化融合诊断模型及参数优化方法，揭示了多元激励作用下机组轴系故障的响应规律及非线性效应，发展了多边界交叠故障融合诊断的理论与方法。发现了模糊辨识中空间划分的最佳聚类原型为超平面原型，建立了模型结构和参数一体化辨识方法，设计了水电机组滑模变结构和模糊预测控制器，发展了水电机组时变非线性控制系统辨识和优化控制的理论与方法。研究成果在国内外权威期刊发表高水平学术论文200多篇，其中20篇核心论著Google Scholar他引448次、SCI他引154次，8篇代表性论文SCI他引105次。成果得到包括IEEE Fellow、ACEEE Fellow、美国MIR实验室主任在内的国际著名学者的高度评价和关注，并被国内外研究团队借鉴和跟踪研究，获两篇全国优秀博士学位论文提名奖，在国际上产生了较大的学术影响，在二滩、松江河、白山、白莲河抽蓄等水电站获得成功应用，为保障水电机组安全稳定运行提供了科学依据。