学科专业评审组：计算机与系统科学组
项目名称：复杂工业系统故障诊断与安全控制关键技术及系列测控装置
提名单位： 陕西省机械工程学会
提名等级：二等奖
提名单位意见： 高端工业装备（如数控机床、机器人及发动机等）通常具有强耦合、非线性、不确定性等复杂特性，在高速、大负载及多工况运行情况下易发生故障，为了保证这些装备长期稳定工作，急需解决其智能诊断与安全控制的工程技术难题。 该项目在国家自然科学基金、国家二机科技专项等项目的支持下，对复杂工业系统的故障传播机理、故障诊断方法及多工况安全控制问题的理论与技术展开了持续的攻关，相继发明了结合非线性频谱与深度学习网络的故障诊断方法，在频域核实时估计、谱特征提取及诊断网络设计方面取得了突破；发明了基于故障严重程度的保性能容错控制方法，提供了故障与多工况下的安全控制方案；发明了多种机器人和数控机床深度学习诊断模型，开发了机电系统的故障诊断与安全监控系统；面向试车过程发明了多类数据融合与故障诊断技术，开发了系列的航空发动机测试与故障预警装置。 该项目的成果在国内外重要学术期刊上发表了一批高水平的研究论文，并取得了密切相关的多项发明专利授权，项目成果在秦川机床集团、中航发动力公司和贵阳所等国家重点企业得到推广应用，项目中主要成果经鉴定达到国内领先水平，为提高我国工业装备技术水平和核心竞争力做出了重要贡献，取得了显著的社会和经济效益。 提名该项目为陕西省科学技术进步奖二等奖。
项目简介：
客观评价：
应用情况和效益：
主要知识产权和标准规范等目录：
主要完成人：
  1. 姓名：曹建福
    排名：1
    行政职务：所长
    技术职称：教授
    工作单位：西安交通大学
    对本项目技术创造性贡献：创新点1的复杂系统故障诊断方法主要贡献者，创新点3的数控机床及机器人故障诊断方法，及工业系统故障诊断系统开发做出了创新贡献，创新点4的发动机振动故障研究做出了贡献。[见论文附件6.2.1-6.2.4，6.2.9-6.2.15，6.2.19-6.2.20；专利附件1.1.1，6.1.1-6.1.3 ]。
    曾获国家科技奖励情况：1.国家科技进步二等奖（排名2），嵌入式柔性开发平台关键技术及系列智能测控仪器装置开发，NO.2009-J-220-2-06-R02，2009 2.陕西省高等学校科学技术二等奖（排名2），基于多尺度方向变换的图像视觉特征表示方法，2017 3.陕西省科技成果三等奖（排名6），非线性系统频谱分析方法及应用，2009 4.中国航空学会科学技术奖三等奖(排名2)，随机非线性系统控制方法及应用研究，2008
  2. 姓名：曹晔
    排名：2
    行政职务：无
    技术职称：副教授
    工作单位：西安交通大学
    对本项目技术创造性贡献：科技创新2的主要提出者，占本人工作量70%。在科技创新2中主要提出了故障情况下和正常工况下安全控制方法，保障安全运行。[见论文附件6.2.1，6.2.3-6.2.8]
    曾获国家科技奖励情况：曹晔，中国科协青年人才托举工程支持计划， YESS20230263，2023年1月。
  3. 姓名：王志军
    排名：3
    行政职务：总经理
    技术职称：工程师
    工作单位：西安康创电子科技有限公司
    对本项目技术创造性贡献：科技创新4的主要参与提出者，占本人工作量60%。在科技创新4中主要发明了试车测试中多源数据融合与故障诊断方法，参与开发了7种发动机测试与故障预警装置，支持了我国大推力发动机的试车测试。[见专利附件1.1.2-1.1.3，6.1.4-6.1.7]
    曾获国家科技奖励情况：无
  4. 姓名：马红光
    排名：4
    行政职务：退休
    技术职称：教授
    工作单位：中国人民解放军火箭军工程大学
    对本项目技术创造性贡献：科技创新 1 的主要参与提出者，占本人工作量60%。在科技创新1中主要开展了基于频谱的非线性系统辨识方法研究，提出了激励信号频率基优化算法和频谱辨识快速求解方法，解决了复杂电子系统中输入信号不可测时故障建模难题。[见论文附件6.2.9，6.2.16-6.2.18，6.2.20，专著附件6.3.1]
    曾获国家科技奖励情况：马红光，某训练综合模拟系统，国家科技进步一等奖，证书号：31-1-002-15，1997.12，子课题负责人。
  5. 姓名：田润
    排名：5
    行政职务：软件研发主管
    技术职称：工程师
    工作单位：西安康创电子科技有限公司
    对本项目技术创造性贡献：科技创新4的主要参与提出者，占本人工作量50%。在科技创新4中主要发明了试车测试中多源数据融合与故障诊断方法，负责开发了7种发动机测试与故障预警装置，支持了我国大推力发动机的试车测试。 [见专利附件1.1.2-1.1.3，6.1.4]
    曾获国家科技奖励情况：无
  6. 姓名：王耀成
    排名：6
    行政职务：部门经理
    技术职称：工程师
    工作单位：西安康创电子科技有限公司
    对本项目技术创造性贡献：科技创新4的主要参与提出者，占本人工作量30%。在科技创新4中主要发明了试车测试中多源数据融合与故障诊断方法，负责开发了7种发动机测试与故障预警装置，支持了我国大推力发动机的试车测试。[见专利附件1.1.2-1.1.3，6.1.4]
    曾获国家科技奖励情况：无
主要完成单位及创新推广贡献：
  1. 单位名称：西安交通大学
    单位贡献： 西安交通大学团队围绕机器人、数控机床及发动机等复杂工业系统的故障诊断及安全控制技术开展了深入研究，取得了重要的研究进展。在非线性频域核实时估计、谱特征提取及诊断网络设计方面取得突破，结合非线性频谱与机器学习发明了系列的故障诊断新方法；建立了故障监督机制与切换控制策略，发明基于故障严重程度的保性能容错控制方法，提出了低复杂度安全约束控制方法，为机电系统在故障及多工况下提供了安全控制方案；对机器人和数控机床传动系统典型故障机理进行了研究，建立了工程上多种适用的故障诊断模型，在此基础上基于云—边—端计算结构，开发了工业装备故障诊断与安全控制系统，满足了机电装备安全监控的实际需求，并在多家企业得到了应用。 在本项目实施中，西安交通大学负责理论和关键技术研究，及实际故障诊断与监控系统的工程应用。项目实施期间，西安交通大学投入大量人力物力，提供了试验场地及后勤保障，全程参与了现场试验与工程应用过程，确保了项目的圆满完成并达成预期目标。

  2. 单位名称：西安康创电子科技有限公司
    单位贡献： 西安康创电子科技有限公司成立于2010年8月，公司专业从事工业自动化控制系统、航空航天测控设备、智能装备系统及工业软件的国家级高新技术企业。公司是陕西省“专精特新”企业、陕西省瞪羚企业、科技型中小企业及创新型中小企业，公司连续七年被国家税务机关评为“A级纳税人”。 近10年来，致力于航空发动机试车测试技术及装置的研发及推广应用。针对现有发动机测试装置只能进行数据采集和基本性能分析，无法自动对试车故障进行识别的问题，发明了测试过程中多源传感器数据融合、噪声抑制、故障识别与定位等技术，开发了系列的发动机附件测试装置。本项目研制的7种测试装置，已在中国航发集团的一些单位进行了批量化应用。 在项目实施过程中，西安康创电子科技有限公司提供了大量人力、物力、试验场地及后勤保障，参与了全部工程应用过程，并与西安交通大学长期合作，保证了项目的顺利完成并达到了预期效果。

  3. 单位名称：中国人民解放军火箭军工程大学
    单位贡献： 在本项目实施过程中，火箭军工程大学马红光教授团队负责非线性系统建模与故障诊断算法研究，重点解决了复杂系统输入信号不可测时的故障建模难题，拓展了非线性故障诊断的应用场景。本项目提出了多音信号激励下的非参数辨识方法，为后续系统诊断提供了重要依据；提出了融合混沌理论与广义频谱响应函数（GFRF）的方法，有效保障了复杂系统在多变工况下的故障检测效果。火箭军工程大学为项目实施提供了人力和试验场地，并与西安交通大学长期紧密合作，保证了项目的顺利完成并达到了预期效果。

完成人合作关系说明： 完成人合作关系说明：1
陕西省科技厅成果处