航空发动机状态参数的关联维数分析

针对航空发动机性能、故障等状态监控的优化问题,以及视情维修的需要,提出了一种混沌时间序列的关联维数提取方法.采用互信息量法和饱和关联维数法,对飞参系统记录的发动机状态参数时间序列的时间延迟和嵌入维数进行了计算,并对时间序列重构相空间,应用G-P算法计算时间序列的关联维数.计算结果表明,发动机状态参数的关联维数为非整数,验证了发动机状态参数具有典型的混沌特性,且关联维数能够正确反映发动机状态参数的特征信息,为发动机状态监控和视情维修提供决策依据.     

关联维数分析方法及其在液压泵故障诊断中的应用

研究了混沌与分形的特征参数-关联维数的计算方法,分析了其计算参数的选择依据,并计算出液压泵正常和故障状态压力信号的关联维数.通过对液压泵的实验证明,设备在不同状态下具有明显不同的关联维数.因此,关联维数分析方法可以作为设备状态监测与故障诊断的有力依据,并具有较为广阔的应用前景.     

混沌振动信号的盲分离

飞机发动机是一个复杂的机械动力系统,存在许多非线性环节,其混沌振动综合反映各种非线性特性,因此,根据混沌振动信号来判断飞机发动机的状态及进行故障诊断就是一种有效的技术方法.由于非线性系统混沌振动信号对初始条件敏感、混沌振动频带较宽且与各种特征频率重叠、实际振动信号含有噪声和各种干扰等成分,混沌振动信号分离就成为依其判断状态和故障的关键.对仿真的混沌混合信号应用Fast ICA盲分离方法,即使在低信噪比情况下也可有效分离出混沌振动信号以及其他源信号,并将该方法应用于实际的飞机发动机的振动信号分析,分离出实际的混沌振动信号,这使通过混沌振动信号进一步判断发动机的状态成为可能.     

单一分形与多重分形轴承故障识别算法的研究

分形维是一种可以量化表征事物非线性特性的参数。本文首先介绍了单分形维数和多重分形维数。然后对采集到的高速轴承正常状态、内环及外环故障时振动信号作小波去噪处理;最后,利用编写的盒维数、关联维数及多重分形去趋势波动法算法,对去噪后的信号进行单一分形与多重分形轴承故障识别分析。结果表明:振动信号具有强多重分形特征,采用多重分形去趋势波动算法能良好识别轴承故障;对比分析可知,单一分形维在描绘非线性特征方面有局限性,多重分形在刻画动力学非线性特征方面具有一定的优点。     

体外反搏对犬动脉血流量混沌特性的影响

应用混沌、分形理论，从相空间重构出发，通过计算关联维数和Lyapunov指数来研究犬的颈动脉、头臂干、腹主动脉各处血流量时间序列的混沌现象。结果表明，犬动脉血流量信号的确具有混沌特性，且体外反搏使犬动脉血流系统更加复杂，各处的混沌性有所加强。     

基于小波包与分形组合技术在变压力下液压管路振动信号分析研究

提出基于小波包与分形组合技术对压力突变情况下航空发动机液压管路振动信号进行分析。首先,采用小波包对压力突变下液压管路振动信号进行分解,压力突变下液压管路振动信号的分形特征通过小波包的重构系数得到反映与验证;其次,通过对比分析小波包的关联维数值,得到压力突变下液压管路振动信号不同频带与关联维数的变化规律;最后结果表明,基于小波包与分形组合技术可以反映压力突变下液压管路振动信号特征。     

基于广义多重分形维数算法的汽车变速箱故障诊断研究

提出了一种基于扩展广义多重分形维数算法的汽车变速箱故障诊断方法。该算法是基于传统的G-P关联维数算法扩展而形成的,通过该算法对变速箱上采集的不同工作状态下的振动信号进行处理,提取变速箱齿轮的振动信号的分数维,观察及分析分形维数与变速箱齿轮的磨损规律的关系,发现其反映变速箱齿轮的真实运行状态,故可以此作为齿轮磨损预测和诊断的有效依据。     

关联维数在高速列车运行状态评估中的应用研究

基于监测数据评估高速列车空气弹簧和横向减振器等关键部件的运行状态,针对车体横向加速度振动信号,本文提出了关联维数的列车状态评估方法,分析了车体横向振动特征,对时域信号进行了频谱分析,并进一步分析了关联维数。为了计算关联维数,需先对信号进行相空间重构,然后求出重构相空间的两个关键参数;用互信息量方法[1]求出最佳延迟时间和用CAO [2]方法求出最佳嵌入维数。通过对监测数据的关联维数分析,证明了该列车在四种不同标准状态下的工况具有明显不同的关联维数特征。因此,按照关联维数的大小,就可诊断出列车可能出现的故障。研究结果表明,关联维数分析方法在设备状态监测与故障诊断中,尤其是在非线性系统的故障诊断中显示出其独特的优势,具有较为广阔的应用前景。     

基于MMFD-FCM的退化状态识别方法及其应用研究

为了有效地对机械设备运行状态进行监测,进而对其性能退化状态进行识别,提出一种基于形态多重分形维数(MMFD)与模糊C均值聚类(FCM)的性能退化状态识别方法;该方法首先计算机械设备振动信号的形态多重分形维数,以此作为性能退化特征指标;该特征指标能够有效反映峰值在振动信号中概率分布的不均匀程度,从而定量描述振动信号的性能退化状态,并且与多重形态分形维数相比,利用数学形态学计算的MMFD精度更高,计算速度更快;在此基础上,鉴于不同退化状态之间的模糊性,针对性地采用模糊C均值聚类方法对特征指标进行模糊聚类,从而有效识别性能退化状态;将该方法应用于滚动轴承全寿命周期振动信号中,分析结果验证了该方法的有效性。     

分形理论和神经网络在清浊音判决中的应用

采用混沌信号处理方法中的分形理论对信号进行分析。分形维数很好的体现了信号的混沌程度,而清音和浊音由于在发声原理上的不同,清音类似于噪声,浊音具有近似的周期性,在分形维这个特征上体现出差异。首先对语音信号分帧求分形维轨迹,计算出平均分形维,然后在分形维参数的基础上提出DP值特征参数,以分形维与DP值作为一个特征向量,采用BP神经网络进行识别,得到了很好的识别效果。     

柴油发动机气缸压力和燃烧始点的辨识

在柴油发动机气缸压力的识别过程中，针对缸盖振动信噪比较低的问题，提出了对RBF网络训练样本进行时域统计平均降噪的方法，同时在对燃烧始点的辨识中应用了Kaiser差分器。时域统计平均有效提高了信号的信噪比，对柴油发动机气缸压力的恢复获得了很好的结果；Kaiser差分器有效提高了对燃烧始点的辨识。通过实践证明，该计算方法可以有效地从柴油发动机缸盖振动信号恢复气缸压力，并进一步辩识燃烧始点。     

基于小波分析的柴油机振动信号降噪处理

针对柴油发动机缸盖振动信号信噪比低且呈非平衡特性,对柴油机在工作过程中的缸盖振动信号进行小波噪处理,突出了缸盖在不同时刻受到的激振,为柴油机在线控制和故障诊断提供了进一步的处理和识别的依据。本文对消除柴油机振动信号的随机成分,提高信噪比提出了一种新的方法－小波变换方法。分析中利用3次B样条小波对2135G柴油机的缸盖振动信号按Mallat算法进行分解,运用小波的滤波性能去除随机干扰,对振动信号进行了重构,获得了预计良好的分析结果,显示了小波技术在柴油机信号处理－控制领域的广阔应用前景。     

基于粒子群神经网络的气阀机构故障诊断

提出应用粒子群神经网络和小波包能量特征的柴油机气阀机构故障诊断方法.为了克服BP算法的缺陷,将粒子群优化(PSO)算法应用于神经网络的学习算法中;为了避免PSO算法在全局最优值附近搜索变慢,采用了一种从PSO搜索到BP搜索的启发式算法;然后,通过模拟柴油机气阀机构的两种常见的主要故障:气阀漏气和气门间隙异常,采集气缸盖...     

Closed-loop diesel engine combustion phasing control based on crankshaft torque measurements

Methods for closed-loop combustion phasing control in a diesel engine, based on measurements of crankshaft torque, are developed and evaluated. A model-based method for estimation of cylinder individual torque contributions from the crankshaft torque measurements is explained and a novel approach for identification of crankshaft dynamics is proposed. The use of the combustion net torque concept for combustion phasing estimation in the torque domain is also described. Two different control schemes, one for individual cylinder control and one for average cylinder control, are studied. The proposed methods are experimentally evaluated using a light-duty diesel engine equipped with a crankshaft integrated torque sensor. The results indicate that it is possible to estimate and control on a cylinder individual basis using the measurements from the crankshaft torque sensor. Combustion phasing is estimated with bias levels of less than 0.5 crank angle degrees (CAD) and cycle-to-cycle standard deviations of less than 0.7 CAD for all cylinders and the implemented combustion phasing controllers manage to accurately counteract disturbances in both fuel injection timing and EGR fraction.     

四气门柴油机进气过程三维数值模拟

为减少柴油机的污染物排放、降低油耗和燃烧噪音,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟,对车用电控四气门柴油机进气系统进行不同气门升程下气流稳态流动的数值研究,揭示四气门柴油机的进气流动特点以及气门开度对缸内涡流形成的影响和变化规律.仿真结果为电控四气门柴油机的气道设计、喷雾与燃烧的组织与优化提供理论依据.     

燃烧室形状对柴油机压缩冲程影响的数值模拟

为研究柴油机燃烧室形状对柴油机压缩冲程的影响,应用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值方法,针对3种不同几何形状的直喷型柴油机燃烧室压缩冲程进行三维流场计算.计算结果表明缩口燃烧室具有较大的挤流强度和较合理的涡流分布,可以产生较高的缸内压力和温度,有利于混合气体的形成,与直口和敞口燃烧室相比性能较好.所采用的数值计算方法和分析结果对柴油机燃烧室的设计工作具有参考意义.     

某柴油机缸盖强度计算

以某4缸轿车用柴油机铝合金缸盖为研究对象,用某CFD软件计算得到水套表面的温度和对流换热系数,用Abaqus计算缸盖稳态温度场、装配载荷下冷机的应力分布、装配状态下的热机应力分布和各缸爆发时刻缸盖的应力分布,结果表明缸盖强度低于材料屈服极限.基于应力结果计算缸盖的高周疲劳安全因数和低周循环次数,结果表明缸盖疲劳安全因数满足使用要求.     

振动信号的特征参数在柴油机故障诊断中的应用

本文用试验的方法,测取柴油机在几个常见故障及不同故障程度下的振动信号,分析并得出了对各故障变化最敏感的振动信号参数,即特征参数,为柴油机的故障诊断提供了很多有用的信息。