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發頂級期刊,解實際難題,他是羅培恩!
2023-12-04 20:35 記者 周誌誠 王碩 

“老師,我發現可以用音樂的和弦變換策略,來解決電機軸承早期故障信號特征微弱,以及易受到環境噪聲幹擾等問題。”教研室裏,電氣工程學院博士生羅培恩正向導師尹忠剛教授彙報著他的新發現。

近期,受音樂理論知識啟發,羅培恩在導師指導下完成了論文的撰寫並成功發表在電氣工程與自動控製領域國際著名權威期刊《IEEETransactionsonIndustrialElectronics》(IEEE工業電子學彙刊)上。

羅培恩,中共黨員,manbetxapp下载 電氣工程學院2020級電氣工程專業博士生,師從尹忠剛教授。曾獲省級優秀碩士學位論文,校級優秀碩士畢業生,第十七屆中國研究生電子設計競賽西北賽區一等獎,博士研究生學業獎學金,manbetxapp下载 “自強不息獎”等榮譽獎項。博士期間發表SCI、EI論文十餘篇,授權發明專利四項,現為TIE、TIM等知名期刊審稿人。此外,博士期間多次參加國家自然科學基金項目、陝西省工業攻關項目等縱向課題。

努力拚搏,全身心投入科研工作

研究生期間,羅培恩發表了SCI期刊論文9篇,其中SCI一區論文2篇;EI會議論文11篇,其中兩次獲得國際會議“最佳論文”和“最佳報告人”獎項。

對於創新,羅培恩認為高水平論文不應該僅僅是簡單將方法A和方法B結合起來的組合。而是應該在基礎上進行改進和創新,提出了一種betterandbetter的方法:創造更好的方法A。他說:

“仔細研讀頂級期刊高水平論文,可以發現論文中都會有對研究問題的展望,我們可以通過論文中體現的展望來提出我們的方法,這樣便更容易獲得認可。”

羅培恩敢於攻堅克難,麵向高性能電機驅動係統行業問題及電氣傳動係統生命周期健康管理技術發展前沿,圍繞實驗室多種電機和驅動器產生和演化的規律,針對交流電機極限轉速運行、振蕩嚴重、多電機轉動、故障樣本不完備數據條件等重大前沿問題和核心技術挑戰,開展相關科學研究。

羅培恩碩士期間主要開展智能算法研究,更偏向於計算機自動化方麵研究。博士在讀期間,在導師的指引下,羅培恩意識到課題的高度和寬度必須要與實際的工程問題相掛鉤,不能將眼界僅停留在算法上,最終還是要落實到工業生產,解決實際問題上來。

manbetxapp下载 濃厚的科創競賽氛圍感染著羅培恩,“剛到西理工的時候,我總會被學校各媒體平台展示的優秀學生事跡吸引,經常會仔細閱讀感受他們身上的閃光點,這給了我很大啟發和力量。”羅培恩笑著說。

在導師的指導下,羅培恩開始慢慢將研究方向定在電機的故障智能檢測上。但他此前在此項領域關注很少,研究方向發生轉變,基礎理論不足給他帶來很大困擾。他便從最基礎的電機構造開始學習,不斷地深入探索。“除了上課,我可能還要比別人多花近兩倍的時間去彌補過往的知識,以鞏固自己對於理論基礎的了解,增加知識儲備,為下一步科研工作打下基礎。”

堅持學以致用,解決實際工程問題

交流電機具有構造簡單、體積小、重量輕等優點,被廣泛應用於各領域。然而,國外品牌卻占據了中國電機驅動行業超過一半的市場份額,特別在電機故障檢測與健康管理上,科學的算法和檢測手段還不是很完善。如何通過利用傳感器、數據科學和智能算法等技術手段,通過實時監測和分析設備和係統的狀態,提前發現潛在故障,並采取適當的維修和維護措施,以提高設備的可靠性、降低維修成本和避免生產中斷問題是關鍵所在。

為了攻克此項難題,羅培恩須構建實驗平台來進行測試分析,但這對於還不熟悉此項領域的羅培恩來說是一份挑戰。碩士期間,羅培恩隻需把自己那部分工作完成好,即算法設計與程序編寫,任務就算完成了。但現在的情況不同了,他需要設計整個課題,包括軟件和硬件,要自己完成整個實驗平台的設計工作。從電機的選擇到平台的搭建,再到底板的材質等都需要進行詳細的調研。

為了解決這些問題,他開始閱讀大量文獻,將幾十個平台各自的優缺點進行綜合分析,最終設計出適合自己課題的實驗平台。那段時間裏,他沒日沒夜地尋找方案,設計實驗平台的手稿圖畫了近四十張,盡管剛開始的那段時間會非常地痛苦、煎熬,但羅培恩還是堅持下來了,他不斷地向更深的領域拓展。

為響應國家創新驅動戰略,對標行業尖端需求,羅培恩堅持學以致用,解決實際問題:針對某電機驅動某型號產品易發生模型失配導致係統不穩定的問題需求,參與開發了基於交互式多模型EKF的感應電機轉速估計方法,可抑製2.5倍電機參數變化,有效提升了對複雜工況的魯棒性能;針對某企業電機驅動某型號產品零速帶載能力不佳的問題需求,參與開發了魯棒解調隨機高頻注入的電機轉速估計方法,可聽噪聲降低了5dB,零速帶載能力提升至180%額定轉矩,成功將無位置傳感器控製擴展到起重機行業;針對某電機驅動某型號產品內模控製不能兼顧係統跟隨性和抗擾性的問題需求,參與開發了基於參數自適應的二自由度內模控製方法,突加額定負載時轉矩響應<20ms,轉速跌落減少32%,有效提升了動態性能,充分滿足了客戶需求。

在風力發電設備檢測項目中,風機運行時風輪轉動會帶動裏麵各種大小不同的軸承/齒輪轉動,且室外複雜環境中的電機常常產生振動等現象。這些現象通常會導致電機的損壞和停機,嚴重時則會影響電機的結構穩定性或者造成電機壽命縮短,羅培恩和團隊小夥伴結合實際工況,設計開發了不完備數據條件下的電機軸承早期故障智能診斷與剩餘壽命預測係統。在故障的早期階段,分析出電機故障的類別及故障嚴重程度,從而提前為電機的更換或保養做好準備,大大減少了商業損失,提高了電機的使用壽命。

言傳身教,感恩相遇

在采訪中,羅培恩多次表達了對導師尹忠剛教授的感恩和尊敬,他十分感謝導師在他科研道路上所給予的無私幫助。“在我們交流電機控製與電力電子研究室課題組,無論是導師還是課題組的師兄師姐們,大家彼此信任,如家人一般。”羅培恩幸福地說道,“如果有人遇到了解決不了的科研難題或者生活上的困擾,大家都會先暫時放下自己的事,而優先幫助別人。”“特別是導師尹忠剛教授,他就像是我們的大家長。”羅培恩告訴記者,對於科研上的難題,尹忠剛教授都會親自解答,對與行業內的科研難題,他還會邀請行業內專家一同來給予解答;在日常生活中,尹忠剛教授還會叮囑同學們天冷了要添加衣物,放假回家要多陪伴家人。正是這種信任,使得同學們和導師之間的師生關係就如同戰場上背對背的戰友,“有這樣一位導師無微不至的關心和照顧,我們都覺得心裏很踏實。”

"願我們每個人都能活成一束光,綻放著所有的美好。"這是羅培恩最喜歡的一本書——泰戈爾的《用生命影響生命》中的一句話,羅培恩希望自己能夠活成一束光,能夠幫助他人、走出黑暗。

前年,羅培恩參與完成了中國人體器官捐獻登記。在導師和輔導員老師的鼓勵下,隻要羅培恩有時間,他就會到西安周邊的養老院和兒童村去做義工。

“空巢老人和留守兒童對物質上的需求並不是特別大,他們真正需要的是能夠陪伴他們的家人。”羅培恩希望自己的陪伴可以在一定程度上緩解他們內心的孤獨感。在他的帶領下,羅培恩身邊越來越多的同學也紛紛加入到他的義工隊伍中來。

對於自己取得的成績,羅培恩一直心懷感激:“在前進的道路上,家人、老師、朋友們都給予了我很多幫助和鼓勵,感恩在西理工與大家的相遇。”拚搏、堅持、感恩,是羅培恩在西理工求學的深切感悟,也是他對西理工精神最好的詮釋。

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