基于诊断矩阵的旋翼状态监测方法

提出了一种基于诊断矩阵的故障检测和隔离方法，开发了旋翼健康监测软件的系统框架。通过故障模型和旋翼系统定量模型的仿真，建立了旋翼的诊断矩阵，利用诊断矩阵中征兆与故障间的依赖关系，提出了一种利用虚拟征兆传感器识别系统冲突集的方法，研究了通过布尔方程求解系统诊断集的算法。该方法具有多故障实时诊断能力，适用于复杂系统的综合健康监测。     

基于非支配排序遗传算法的涡轮发动机转子系统装配参数优化

为探究保障转子系统高温动平衡的最佳装配参数方法,掌握高温下动平衡的变化规律,提出转子系统各零件装配角矩阵的优化确定方法。基于高温工况下热-结构动平衡理论模型和零件材料特性随温度的非线性变化规律,建立转子系统动平衡随温度变化的解析方程;根据不同装配参数下系统不平衡量和偏移扭矩的差异,把高温动平衡优化问题转换为多目标多变量的优化问题,给出基于非支配排序遗传算法的解决方案;以某弹用涡轮发动机高压转子系统装配为例,在600 ℃工作环境下对所提方法进行验证,得到该工况下零件最佳装配角矩阵,以及最小化温度对转子系统动平衡的变化量影响,改善了装配质量特性。结果表明,零件装配角对高温工况下转子系统动平衡变化有很大的影响,通过装配参数优化可显著减少高温工况对多零件转子系统动平衡的影响。     

油膜振荡故障转子系统的可靠性灵敏度排序

从可靠性理论的角度出发,根据转子系统发生油膜振荡的规律和油膜振荡故障的特征,应用随机摄动技术和四阶矩技术研究了转子系统油膜振荡故障的可靠性问题,并结合灵敏度技术,提出了转子系统油膜振荡故障的可靠性灵敏度分析方法,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了随机设计参数改变对转子系统可靠度的影响,并对随机参数对转子系统可靠度的贡献率进行了排序,为转子系统结构的优化设计提供了理论依据。     

分数阶阻尼裂纹转子的小波尺度谱分析方法研究

结合在分数阶微积分的基础上建立的裂纹转子系统模型和小波尺度谱,提出基于小波尺度谱的分数阶阻尼的转子裂纹故障诊断方法,并讨论了不同的裂纹深度下分数阶阻尼的裂纹转子系统的小波尺度谱和重分配尺度谱特性。仿真结果表明,分数阶阶次的改变对系统运动特性有很大的影响,在建立动力学模型时可以灵活调节分数阶阶次来改变转子系统的振动特性以达到诊断转子裂纹的最佳效果。提出的方法对裂纹故障敏感,能有效地提取裂纹转子系统中的故障信息。最后用实验进行了验证,实验结果与理论数值分析的结果相吻合,验证了文中建立的分数阶阻尼的裂纹转子系统模型的正确性。     

基于XML模式的D-矩阵描述及诊断应用

测试—故障依赖性矩阵(D-矩阵)是大系统装备故障诊断的基础和关键。针对目前TEAMS软件在舰船武器装备综合诊断应用中存在的D-矩阵数据不开放问题,本文借鉴EXPRESS诊断推理模型描述方法,设计了易在建模和算法间共享或交换的D-矩阵XML模式;并针对TEAMS软件,分析了基于多信号流模型的D-矩阵XML文档生成方法;最后以某超短波设备为例,对基于D-矩阵XML描述文档的诊断应用过程方法进行了详细分析。该方法增强了TEAMS软件的适用性,可解决D-矩阵数据在不同应用领域的共享和可交换难题。     

自适应滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

为准确获取永磁同步电机转速与转子的位置信息,提出一种自适应滑模观测器对电机的转子位置和速度进行估算。通过对自适应切换函数、自适应低通滤波器、转子角度估算误差补偿等改进滑模观测器。仿真分析表明：该方法能快速和准确地跟踪电机转子的位置和速度,系统性能良好。     

燃气涡轮机高速转子临界转速仿真

工程应用中燃气涡轮机高速转子需要确定其临界转速,以确保发动机在安全的转速范围内工作,而不发生共振。以一种高速转子系统为研究对象,分别采用传递矩阵法和有限元法对其临界转速进行求解,通过试验测试,验证了这两种方法的可行性和精确性,为工程设计提供了依据。     

无人直升机自主飞行的全数字仿真

针对目前无人直升机控制方法无法自行决策、管理及诊断和自修复等问题,对无人直升机自主飞行进行全数字仿真。以带主旋翼和尾桨的无人直升机为背景,以其吹风试验获得的状态矩阵和控制矩阵为仿真模型,设计无人直升机自主飞行时的控制律。以VC++为开发环境,对该无人直升机模型进行全数字仿真。仿真结果表明:该方法合理可靠,界面友好,能实现飞行状态动态变化的实时监测。     

车用双层内嵌式永磁同步电机转矩脉动抑制方法

针对永磁同步电机采用常规转子分段斜极后转矩脉动仍有较大残余问题,提出一种基于转矩波形对称性优化的转子两段斜极转矩脉动抑制方法。采用磁路解析模型,对一台电传动用双层内嵌式永磁电机转矩谐波主要特征阶次进行系统分析。电磁有限元分析结果验证了解析模型的正确性。在磁路解析模型基础上,保持电机电磁性能不变,优化双层内嵌式永磁电机转子磁极参数以抑制转矩特定次谐波,转矩波形对称性明显改善。结合转子两段斜极的措施,对造成转矩脉动的转矩谐波进一步削弱。仿真结果表明,相比于常规转子分段斜极,该方法有效降低了基准电机的转矩脉动。     

微型涡喷发动机转子动力学特性研究

建立了某微型涡喷发动机的转子动力学计算模型，应用该模型，采用传递矩阵法分别计算了转子系统的临界转速和稳态不平衡响应，分析了转子动力学特性，提出了防止发动机产生共振的方法，为发动机的设计和试验提供了依据。     

一种扩展染色模糊故障Petri网的故障分析方法

针对传统故障诊断方法在模拟故障传播及诊断推理过程中存在不确定性等问题,提出一种基于扩展染色模糊故障Petri网的故障诊断分析方法;首先,在采用传统的Petri网模型描述系统故障状态的基础上,引入令牌、库所染色规则,并进一步结合模糊产生式规则与矩阵运算进行故障正反推理,提高模型的容错性;该模型正向推理采用变迁点火判别矩阵实现故障状态的智能评价,反映故障传播特性;逆向推理采用最小割集理论方法进行优先诊断,提供诊断次序,避免诊断的盲目性;最后以气源系统为典型应用对象,验证上述方法的有效性。     

小型无人直升机活塞式发动机建模技术

针对传统的无人直升机发动机研究方法存在的问题,提出一种新的活塞式航空发动机系统建模方案。结合旋翼系统的特性,利用叶素理论对旋翼桨叶进行分析,分别建立了发动机功率特性模型和旋翼的负载模型,根据发动机的动力学特性得到发动机的转速,并通过Matlab仿真和试车台试验进行验证。仿真试验结果证明:该模型合理可行,能够满足无人直升机的仿真控制要求。     

基于准信息熵的测试性D矩阵故障诊断新算法

测试性D矩阵包含系统故障与测试的所有信息,是测试性分析的核心。正确处理D矩阵能极大地提高故障诊断的效率。在继承D矩阵传统处理算法优点的基础上,引入局部信息熵算式,提出一种准信息熵测试性D矩阵故障诊断新算法。新算法结合全局和局部两类寻优算法的特点,具有全局寻优和局部寻优的能力,并与传统算法具有相同的适应性。通过两个实例验证了新算法的有效性,表明新测试性D矩阵故障诊断算法具有减少诊断步数、诊断时间和诊断费用等优点。     

转子系统冲击响应谱分析法研究

传统冲击响应谱分析计算方法如动态设计分析方法(DDAM)无法考虑阻尼效应,也无法求解运转状态下转子系统的冲击响应。提出了一种考虑阻尼效应的转子系统冲击响应谱分析方法,其中的阻尼模型选择了比例粘性阻尼模型,转子的旋转效应通过对系统施加一个幅值等于转子质量偏心惯性力的简谐激励力来模拟。该方法主要基于模态分析和线性叠加原理,通过模态分析、速度谱模态响应计算和最后的模态响应合成,得到了系统的最大位移响应和最大应力响应。用一个工程实例,比较了该方法与实时时域分析法的计算结果,误差在工程允许的范围之内,证明了该方法的有效性。     

基于非线性输出频率响应函数的多裂纹转子故障诊断方法研究

相对单条转子裂纹的故障诊断,多条裂纹的故障诊断更复杂,也更困难。以两条裂纹为例,将非线性输出频率响应函数(NOFRF)引入到具有两条裂纹转子系统的故障诊断中,提出了一种 基于NOFRF的多裂纹转子故障诊断新方法,并且对比分析了两条裂纹不同夹角、不同裂纹深度下NOFRF值的变化情况。实验结果表明,NOFRF值对裂纹故障具有很高的敏感性,根据 NOFRF值的变化情况,不仅能反映转子系统裂纹是否存在,还能反映两条裂纹之间的夹角、裂纹深度的变化情况。因此,利用NOFRF值,可以有效地监测转子系统中多条裂纹故障。     

一种倾转四旋翼无人机及其过渡段姿态控制

为解决常规四旋翼无人机前飞速度慢、续航时间短、固定翼飞行器无法垂直起降和悬停的不足,设计一种小型倾转四旋翼QTR(quad tilt-rotor)无人机.建立QTR无人机的动力学模型,针对该无人机的过渡段姿态控制特点设计基于鲁棒伺服 LQR 控制理论的姿态控制器,针对 QTR 由垂直模式切换水平模式的过渡阶段设计控制策略,并通过仿真实验,对比传统控制方法进行验证.仿真结果表明:该无人机既兼顾传统四旋翼无人机的飞行功能,又能像固定翼飞行器一样进行长距离快速飞行.     

无位置传感器电机控制在火炮装填应用的关键技术研究

现代大口径火炮电动装填系统涉及多个电机协同控制,无位置传感器控制技术的应用可以显著提高驱动系统可靠性。而表贴式永磁同步电机在零/低速下的转子位置辨识恰是该技术的难点。针对该问题,提出采用基于机械运动模型的Kalman滤波器辅助转子位置估计方法;辅以观测器抗扰技术以消除模型参数不确定等扰动对转子位置辨识的影响,实现零/低速重载下可靠的起动/急停控制。新算法突破了常规的基于电气模型转子位置估计方法的局限性,进而大幅度提高了无位置传感器技术在零/低速下的负载能力,实现了可以媲美有位置传感器伺服的驱动控制功能。以该榴弹炮模块药装填和输弹过程作为算例,通过仿真验证了该技术。该无位置传感器电机控制技术已应用于155 mm榴弹炮装填系统。     

基于自由尾迹分析的直升机旋翼下洗流场计算方法

建立一个包含机身影响的旋翼自由尾迹分析模型,以用于实际直升机旋翼和机身组合时的旋翼诱导速度场计算,为火箭导弹发射提供一个旋翼下洗流场计算方法。在该模型中,使用一个卷起桨尖涡模拟尾迹的影响,采用二阶升力线理论代替桨叶的作用,并采用一个源面元模型计入机身对旋翼尾迹的诱导和堵塞等影响;分别以美国佐治亚理工学院和马里兰大学所采用的旋翼／机身组合模型为算例,对多种状态进行计算;将计算的旋翼流场定常和非定常速度与可得到的实验结果进行对比,表明了本方法的有效性。     

旋翼桨叶表面非定常载荷测量风洞试验技术

针对旋翼桨叶表面非定常载荷测量与分析问题,提出一套风洞试验的完整技术方案。采用内嵌传感器的 设计方案,研制多通道旋转数据采集器,使用外时钟和外触发的同步采样方法,实现旋翼在运动中按等角度间隔次 重复采样功能,解决了旋翼方位角和样本数据的同步性问题。风洞试验结果验证了该项试验技术的可行性。     

直升机静电场研究

直升机旋翼的旋转特性使其电场分布及变化规律与固定翼飞行器有明显区别。运用电磁场分析软件分析了旋翼的电荷分布特性,研究表明,由于尖端分布效应,直升机旋翼的电荷分布主要集中在旋翼顶端,旋翼中部的电荷分布较均匀。根据数值仿真结果,运用点电荷系建立了直升机运动时的荷电分布模型,该模型仿真结果表明,直升机的电场分布及变化规律明显地受到旋翼旋转及直升机自身运动的影响,电场信号中含有旋翼旋转及直升机运动的相关信息。内外场实验的结果与模型仿真结果基本相符,证明直升机旋翼荷电模型建立方法是可行的,可利用该模型对直升机静电探测和目标识别进行研究。