旋翼振动监测信号的演化分析与损伤跟踪方法

作     者：朱旭程 

作者机构：海军航空工程学院飞行器工程系 

出 版 物：《振动．测试与诊断》 (Journal of Vibration,Measurement & Diagnosis)

年 卷 期：2015年第35卷第1期

页      面：120-127,192-193页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51375490) 

主　　题：直升机 旋翼 健康监测 故障诊断 相空间 

摘      要：为获得一种对损伤敏感而对正常状态扰动不敏感的旋翼损伤观测信号、解决直升机旋翼在飞行状态下的损伤监测问题,研究了旋翼在重构相空间中的损伤演化特性并提出一种新的损伤跟踪方法。该方法首先应用嵌入技术将旋翼气弹有限元模型产生的振动监测信号重构到维数更高的相空间中,采用非线性Volterra级数建立旋翼基准状态预测模型,以基准状态预测结果与实测相轨迹之件的差异作为状态预测残差,在多个邻域内对其统计平均形成一个损伤观测特征向量;然后,应用奇异谱分解方法从损伤观测特征向量的时间序列中提取出桨叶损伤演化的维度和趋势信息,采用双指数平滑方法建立损伤演化趋势预测模型并估计出桨叶损伤故障剩余寿命。采用桨叶损伤模型和旋翼气弹模型仿真数据验证了所提方法的可行性和有效性。结果表明：该方法能充分利用监测信号的非线性特性在高维相空间中重建系统动力学本质,以不同的时间尺度来观测系统的演化特性;具有损伤模式自动识别能力,可用于难以事先确定系统损伤演化模型或维数信息的场合。