航空发动机高速振动智能检测监控系统设计与实现

设计了一种航空发动机高速振动智能检测监控系统,系统采用CPCI和模块化架构实现;针对航空发动机高速振动信号的特征,设计了基于DSP的信号采集与处理模块,实现同步采集多路振动信号并进行数据处理;利用FPGA和PowerPC设计信号智能检测与数据记录模块;通过多线程DSP软件实现振动数据的智能检测和监控;试验测试和验证结果表明,系统满足飞行安全实时检测监控工程应用的需求。     

航空发动机控制系统数字滤波算法设计对比研究

全权限数字电子控制系统——FADEC,是高性能航空发动机普遍采用的控制形式.借助于嵌入式处理系统完成信号的采集、处理、输出等任务.信号采集系统提供整个发动机控制系统的数据源头,输入信号处理的正确性、准确性将直接影响发动机的整体性能.在对比研究常用数字滤波算法的基础上,给出了各自数字滤波算法的程序设计实现,并给出FADEC系统数字滤波算法的选取原则.     

小波降噪与BSS在航空发动机故障诊断中的应用

在航空发动机的故障诊断中,传感器测得的信号通常是非平稳的振动信号;受发动机工作环境影响,这些振动信号含有大量噪声且多路源信号相互混叠;传统的信号处理方法很难从此类信号中快速有效地提取出故障特征;运用小波阈值降噪结合盲源分离的方法对发动机振动信号进行了分析,并对某型航空涡扇发动机发生空中停车故障时的振动信号进行了分析,验证了该方法在航空发动机故障诊断中的有效性.     

基于D-S证据理论的航空发动机振动故障分析

航空发动机结构复杂且工作条件恶劣,对其振动的有效分析是进行故障诊断的重要手段.由于不同特征量对振动具有不同的分析能力,为了综合利用不同特征项下的分析结果,采用基于D-S证据理论的信息融合方法对不同特征下的BP神经网络的诊断结果进行融合,并针对航空发动机实际工作状况提出一种利用神经网络的输出统计值构造信度函数的方法.通过对实测航空发动机试车时振动信号的实验分析结果表明,该算法可以有效地提高航空发动机振动故障识别的准确率.     

STFT在航空发动机振动信号处理中的应用

当航空发动机工作于非平稳状态时,常规频谱分析和功率谱分析方法不能反映振动数据频谱随时间的变化情况。短时傅里叶变换(STFT)技术作为最为常用的时频分析技术之一,在工程应用领域具有算法简单、物理概念明确等优点,被广泛采用。鉴于STFT技术的上述优点,从航空发动机非平稳状态整机振动数据处理应用需求出发,对如何将短时傅里叶变换技术应用于航空发动机非平稳状态整机振动信号进行了分析研究,并给出了针对性的实现算法。     

基于分布式控制的航空发动机智能转速传感器

依据航空发动机转速测量原理,提出并设计了一种基于分布式控制的智能转速传感器.分析了转速测量原理和软件采集实现流程,设计了传感器信号组合倍频调理电路与部分数字信号处理器(DSP)外围接口电路,编写了汇编程序.试验结果表明:该智能传感器测量精度高,误差小于0.02%,处理速度快,适用于航空发动机分布式控制试验研究.     

航空发动机伺服双通道协同控制技术研究

针对常规航空发动机伺服控制方法存在的不足,提出了一种采用双通道协同工作提高故障容错能力及伺服控制性能的方法。该方法通过余度管理算法对传感器信号进行有效融合,提高故障容错能力;并采用双通道同时工作的方式,提高通道切换速度,降低通道切换扰动。全数字仿真和台架试验验证结果均表明,该方法显著降低了通道切换对伺服控制回路带来的扰动,提高了故障容错能力,对提高航空发动机数字电子控制系统的工作性能和可靠性具有重要作用。     

基于FFT算法的振动信号分析

引入现代数字信号处理技术，基于快速傅立叶变换（FFT）算法，对球磨机轴承振动信号进行频谱分析。实现了存煤量的监测，并对采集的试验数据进行了处理与分析。     

基于CAN总线的航空发动机智能执行机构的设计

分布式控制是未来航空发动机控制系统的重要发展趋势.作为航空发动机分布式控制系统的主要组成部分,提出了一种基于CAN总线的智能执行机构的设计方案,并给出了具体的硬件电路和软件算法.DSP实现智能执行机构的程序控制和自诊断,CAN总线完成发动机中央处理器与DSP的数据交换,步进电机实现精确的自整角机传感器位置控制.实验结果表明,对比目前的发动机执行机构,提出的智能执行机构克服了相位移动明显、误差大、响应速度慢等缺点,取到了良好的控制效果,对提高系统的测量精度及保证航空发动机的控制品质具有重要意义.     

全相位FFT在导弹自动驾驶仪测试中的应用

自动驾驶仪是导弹的姿态控制系统,其性能好坏决定了导弹飞行的稳定性。为了精确测量其性能,对导弹自动驾驶仪测试原理和方法进行了研究,进行了正弦信号测量方法的分析,提出了基于全相位FFT数据处理方法,并结合时移相位差校正方法实现正弦形式信号的频率、幅度和相位等参数的精确测量。利用LabVIEW图形化编程软件设计了算法软件,通过仿真试验考察了该算法在无噪、低噪和大噪环境下信号测量精度,结果表明全相位FFT方法在信号频谱测量方面具有精度高、抗噪能力强等优点,满足自动驾驶仪的测试需求。     

卫星移动通信信号处理同步技术研究

卫星移动通信信号处理同步技术很大程度上决定了通信的质量。针对卫星移动通信系统中突发信号符号长度短、独特码少的特点,对传统的基于最大似然准则线性相位内插相位估计算法和二次插值快速傅立叶变换频偏估计算法进行了研究,进行了线性相位内插算法和二次插值快速傅立叶变换频偏估计算法机理分析;根据噪声平均化原则,提出了一种低导频段数据情况下改进的线性相位内插算法;利用数据段信息和导频段信息整体做频偏估计的方法,提高了导频段个数较少情况下的频偏估计精度;仿真与试验结果表明：改进的线性相位内插算法比传统算法相位同步性能更高,利用整帧数据做频偏估计精度更高,并满足卫星移动通信终端信号处理的要求。     

某型航空发动机试车测控系统

采用PXI总线数据采集系统和PLC,基于虚拟仪器技术,设计了某型航空发动机试车台测控系统。采用触摸屏取代了传统的实物控制面板,并且多个控制界面可以随发动机状态自动切换;采用TCP/IP以太网通信协议,实现了PLC、串口设备以及工业控制计算机之间的通信,将测试和控制信息融合在一起;详细分析了试车需求,实现了测量参数校准/标定,数据采集、监控、存储、分析处理,试车报表整理输出,试车工艺提示等多种功能。调试和运行表明,系统配置灵活、工作稳定可靠、操作简单、维护方便,完全满足某型航空发动机试车需要。     

快速小波算法在机车信号检测中的应用

在我国机车控制信号中大量采用移频键控信号（FSK）来传送各种机车速度控制信息。因此,快速准确地检测FSK信号对机车快速安全运行有着十分重要的现实意义。小波分析是分析非稳定信号的一种非常有效的方法,而Mallat快速小波算法使得小波分析的实际应用成为可能。首先研究了机车FSK信号的特征,提出了基于Mallat和FFT相结合的FSK信号实时处理方法,该方法在TMS320C5409组成的信号处理系统上仿真实现。给出了实际采集信号的处理结果,结果表明该方法是实时处理机车信号的一种有效方法。     

基于时间触发总线的发动机分布式控制系统原型设计

分布式控制具有重量轻、模块化程度高和可靠性高等特点,是未来航空发动机电子控制系统的发展方向之一。基于时间触发总线TTP/C构建了分布式控制原型系统,根据发动机控制需求将系统划分为监控节点和智能节点的架构,制定了集群级和节点级的TTP/C通信协议。基于Simulink模型设计了智能节点应用软件,基于VxWorks设计了监控节点应用软件。经过系统试验,表明基于TTP/C通信总线的分布式原型系统能够满足发动机分布式控制通信要求,具有实时性好、可靠性高的特点。     

基于VB、Oracle及Matlab的航空发动机振动分析系统及接口设计

为了实现对航空发动机振动分析及振动信息的自动化管理,将Visual Basic(VB)、Oracle数据库、Matlab结合在一起,设计了发动机振动分析系统及其内部接口。系统利用VB设计了发动机振动分析系统的操作及管理界面,为用户提供使用接口;利用Oracle设计了发动机振动信息数据库,实现对相关信息的存储与管理;利用Matlab设计了振动分析算法,用于发动机的振动分析。为了实现系统各模块之间的交互,分别设计了VB连接Oracle数据库接口、Mat]lab连接Oracle数据库接口及VB与Matlab之间的数据接口。设计的系统具有功能强大、使用方便的特点,满足了发动机振动信息的自动化管理及振动分析的设计要求。     

油液磨粒传感器综合测试平台的设计研究

为了满足国内新研航空发动机磨损故障预测及健康管理研究要求,国内研究机构开展了油液在线式磨粒传感器的研究及测试。针对航空发动机油液磨粒传感器暂无准确量值、多参数组合的专业测试条件,提出了一种将精密直线运动控制与振动环境相结合的无介质测试平台技术方案,模拟发动机中润滑油流经传感器的运动状态并给出实验结果。实验结果表明该测试平台能够有效地应用于磨粒传感器的参数测试和性能探究,为航空发动机故障预测类传感器的技术研究提供了一种新的测试验证手段。     

航空发动机整机振动测量和分析方法

目前国内仍有很多航空发动机试车台使用的是模拟振动测量仪,滤波和积分选择均需针对机型专门定制,灵活性不够,同时也不能分析振动频率,满足不了发动机振动分析的要求。选择合适的振动传感器、振动测量仪并采用合适的软件分析方法,迅速准确地测量发动机的振动值并分析振动频率是发动机厂、所对发动机整机台架试验的要求。在发动机整机振动测量选择了压电式加速度传感器并使用带有抗混滤波的差分放大器以消除频率混叠和共模干扰,编写了专门的振动分析软件,在振动分析软件处理中采用Butterworth滤波器和Flat Top窗函数。该方法能够满足发动机生产厂提出的通带平滑度≤±5%,阻带衰减大于-30dB/倍频程的滤波要求以及对振动测量精度≤±5%的要求。通过研究提出的航空发动机整机振动测量方法准确可靠,能够满足发动机厂、所对试车台架整机振动测量的要求。     

基于ARM的航空发动机数据采集系统设计

为满足航空发动机外场检测要求,针对传统数据采集系统的缺陷,介绍了一种基于ARM的航空发动机数据采集系统设计原理和实现方法。系统以微处理器S3C2440为核心,设计了数据采集硬件电路,并结合移植的嵌入式Linux的操作系统,实现了ADC、SD卡及相关驱动。系统既可以满足发动机试车时离线模式数据采集要求,也可通过网络直接上传给上位机,为相关人员进行发动机状态监控与数据分析提供重要依据,具有操作方便、采集精度高和测量结果准确的特点。     

基于无线MEMS传感器的晶圆传输振动监测系统设计

如何对半导体工厂运行中的晶圆传输设备进行监测也成为半导体厂商面临的主要问题之一。针对现有晶圆传输的振动监测问题,结合MEMS传感器和无线传输特点,提出了基于无线MEMS加速度传感器的晶圆传输过程的振动监测系统。系统以MEMS电容式加速度传感器为测试载体采集振动数据,通过蓝牙无线传感器网络将采集到的数据传输到主服务器,在监控PC上实时显示和处理,从而获得晶圆传输过程的振动信息。最后通过仿真验证可得,采用MEMS传感器可以满足轻负载的晶圆传输过程的测试需求,而且采用蓝牙无线传输方式也可以避免监测系统中的布线复杂,成本高等不足。系统实现了半导体工厂中的晶圆传输全过程的在线实时监测,可以及早发现生产线中设备的故障。