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挠性陀螺EMD-ARIMA漂移模型设计与应用

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北京航空航天大学学报 2023年

作者：蔡曜司玉辉王玉琢黄涛张亚静杨晓龙西安航天精密机电研究所

为降低挠性陀螺的漂移率，提高挠性陀螺的精度，基于经验模态分解（EMD）、求和自回归移动平均模型（ARIMA）两种信号处理工具，提出EMD-ARIMA漂移模型。设计野点剔除算子，避免EMD过程中存在的过冲、欠冲问题；对本征模态函数（IMF）... 详细信息

为降低挠性陀螺的漂移率，提高挠性陀螺的精度，基于经验模态分解（EMD）、求和自回归移动平均模型（ARIMA）两种信号处理工具，提出EMD-ARIMA漂移模型。设计野点剔除算子，避免EMD过程中存在的过冲、欠冲问题；对本征模态函数（IMF）辨识进行讨论，制定各阶IMF的使用原则；设计自适应定阶寻优算子，避免依靠技术人员判读自相关图、偏自相关图进行ARIMA建模，实现对多个信号（或多阶IMF）进行EMD-ARIMA建模的批处理功能。将重构的拟合信号和原始信号进行对比，工程实践表明，最终重构的拟合信号较原始信号漂移率降低12.8%；Allan方差各项误差源均降低；同时RMSE为3.6E-03，RMSE为5.1E-03；残差趋于白噪声；漂移模型在挠性陀螺漂移建模中，具有同路重复性，两路一致性，不同个体通用性。

关键词：挠性陀螺求和自回归移动平均模型经验模态分解野点剔除算子自适应定阶寻优算子

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陀螺电机轴承小样本非等间隔的寿命预测研究

兵工学报 2023年

作者：蔡曜王建青司玉辉王玉琢郭伟武展西安航天精密机电研究所

现有轴承寿命预测的研究成果直接应用于陀螺电机轴承时，存在轴承振动信号难采集，模型使用小样本、非等间隔数据建模精度低等问题。选取陀螺电机电流信号作为可测信号，并制定执行标准截取有效电信号；提取初值化均方根值(Initializing... 详细信息

现有轴承寿命预测的研究成果直接应用于陀螺电机轴承时，存在轴承振动信号难采集，模型使用小样本、非等间隔数据建模精度低等问题。选取陀螺电机电流信号作为可测信号，并制定执行标准截取有效电信号；提取初值化均方根值(Initializing Root Mean Square，IRMS)和Renyi熵作为退化特征以描述轴承寿命。设计的非等间隔EMD-BBO-GM(1，1)模型包括间隔变化、数据分解、模型构建和参数优化共四个模块，可实现轴承寿命预测功能。选取小微挠性陀螺电机进行轴承寿命预测试验。结果表明，该模型使用两种退化特征获得的预测寿命与实际寿命相当，拟合精度不低于98%，预测精度不低于95%；与标准GM(1，1)模型相比，预测精度提升量为24.975%，间隔变化、数据分解和参数优化三个模块的贡献度分别为90.94%、3.64%、5.42%。

关键词：陀螺电机轴承寿命预测电流信号灰色模型非等间隔数据

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挠性陀螺交叉耦合影响因素分析及控制

北京航空航天大学学报 2023年

作者：蔡曜司玉辉王玉琢杜鑫尹路西安航天精密机电研究所

由于机械结构误差和电气干扰，实际生产的挠性陀螺存在交叉耦合。分析交叉耦合影响因素，确定为差动式电感传感器铁芯柱垂直度、力矩器线圈周向偏移角度，由此建立传感器、力矩器的误差模型，定量分析了各影响因素对交叉耦合的影响程度... 详细信息

由于机械结构误差和电气干扰，实际生产的挠性陀螺存在交叉耦合。分析交叉耦合影响因素，确定为差动式电感传感器铁芯柱垂直度、力矩器线圈周向偏移角度，由此建立传感器、力矩器的误差模型，定量分析了各影响因素对交叉耦合的影响程度。设计铁芯柱精密装配工装、线圈精密装配工装，并对力矩器进行可调设计，控制挠性陀螺交叉耦合。工程实践表明，各项控制方法均取得较好效果，交叉耦合稳定控制为不大于1%。研究结果对提高挠性陀螺对角速度的测量精度，进而提高惯导系统的导航精度具有积极意义。

关键词：挠性陀螺交叉耦合影响因素差动式电感传感器力矩器可调设计

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航空发动机泵用控制器一体化滤波组件设计

航空发动机 2024年

作者：边学良曹宽张振华贾雨庆西安航天精密机电研究所

针对航空发动机燃滑油泵用控制器电磁兼容性（EMC）试验项目CE102和RE102，根据设备的特点，从设计要求、滤波电路设计和结构设计几方面进行了一体化滤波组件的总体方案设计。通过采用工程经验以及公式计算滤波器参数的方法设计的一体... 详细信息

针对航空发动机燃滑油泵用控制器电磁兼容性（EMC）试验项目CE102和RE102，根据设备的特点，从设计要求、滤波电路设计和结构设计几方面进行了一体化滤波组件的总体方案设计。通过采用工程经验以及公式计算滤波器参数的方法设计的一体化滤波组件并不能使设备一次性通过电磁兼容性的全部试验项目考核，根据实际工况进行试验摸底测试，对未通过的试验项目的超标点进行分析与定位后，确定其原因是由于电路设计中无Y电容去泄放共模干扰，计算选用的共模电感的电感量偏小所致。结果表明：通过采取增加共模电感量和输出线屏蔽的措施和在设备输入端加装一体化滤波组件，消除或减小了其在电源线和信号线上产生的传导干扰，使试验项目顺利通过。

关键词：电磁兼容性一体化滤波组件燃滑油泵控制器航空发动机

基于有限元分析方法的三浮陀螺用角度传感器优化设计

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中国惯性技术学报 2021年第1期29卷 95-100页

作者：吴辽王建青党建军杜鑫黄铭西安航天精密机电研究所西安710100

针对高精度三浮陀螺仪角度传感器要求尺寸约束不变的情况下进一步提升性能的需求,提出一种基于有限元分析的优化设计方法,避免了传统的磁路计算法需要多轮验证、效率低等问题。首先从变压器磁链方程出发推导建立了多级式动圈角度传感器... 详细信息

针对高精度三浮陀螺仪角度传感器要求尺寸约束不变的情况下进一步提升性能的需求,提出一种基于有限元分析的优化设计方法,避免了传统的磁路计算法需要多轮验证、效率低等问题。首先从变压器磁链方程出发推导建立了多级式动圈角度传感器的数学模型,确定了影响传感器灵敏度和激磁电流的主要设计指标:激磁绕组、输出绕组、气隙长度和工作半径,以及这些指标的取值范围。然后建立有限元参数化模型进行仿真,结合生产工艺情况给出了最佳的设计方案。实测角度传感器实验数据表明,所提出的设计方案使传感器灵敏度提高了35.8%,激磁电流变化控制在10%以内,满足角度传感器性能提升要求。所提出的基于有限元分析的角度传感器优化设计方法,具有工程参考价值。

关键词：三浮陀螺角位移传感器有限元分析优化设计

陀螺电机轴承健康评估隐马尔可夫模型适应性设计

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传感技术学报 2023年第9期36卷 1417-1425页

作者：蔡曜司玉辉王玉琢武展付雪阮芳西安航天精密机电研究所陕西西安710100

陀螺电机的轴承一般采用小体积、高精度的角接触球轴承,其健康状况无法通过外观检查、计量等方法检测,故障具有隐蔽性、潜伏性,当故障发生时,将直接影响陀螺的精度及寿命,故需提前对潜在故障进行识别。基于电机定子电流评估的基本原理,... 详细信息

陀螺电机的轴承一般采用小体积、高精度的角接触球轴承,其健康状况无法通过外观检查、计量等方法检测,故障具有隐蔽性、潜伏性,当故障发生时,将直接影响陀螺的精度及寿命,故需提前对潜在故障进行识别。基于电机定子电流评估的基本原理,选取若干定子电流特征参数用于故障诊断;基于隐马尔可夫模型(HMM)的基本原理,对其进行适应性设计,根据特征参数的特点,提出局部、全局线性归一化方案,并设计适用于多特征参数的模型参数求解算法、轴承健康评估算法。实例验证表明,通过对HMM的适应性设计,健康轴承、故障轴承对应HMM的模型参数正确收敛,健康评估模型成功建立;使用该模型对已知健康、故障的6块电机轴承进行健康评估,可迅速、准确获得评估结果,准确率为100%。

关键词：轴承健康评估隐马尔可夫模型定子电流评估法陀螺电机挠性陀螺

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基于薄膜压力传感器的轴承预紧力控制

轴承 2023年

作者：吴晨郭宝林张培新武展西安航天精密机电研究所

针对电机轴承装配过程中，其预紧力较难准确控制，不能满足设计要求，从而引起电机参数异常。研究分析了电机轴承预紧力对其性能的作用和影响，阐述了电机轴承预紧力在装配控制中存在的问题。利用薄膜压力传感器系统和高精度扭矩系统，... 详细信息

针对电机轴承装配过程中，其预紧力较难准确控制，不能满足设计要求，从而引起电机参数异常。研究分析了电机轴承预紧力对其性能的作用和影响，阐述了电机轴承预紧力在装配控制中存在的问题。利用薄膜压力传感器系统和高精度扭矩系统，设计了一种直接测量电机轴承预紧力的方法，使电机上施加的轴承预紧力满足设计要求，从而提升电机性能。

关键词：电机轴承预紧力摩擦力矩薄膜压力传感器扭矩系统控制

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基于器件参数的五冗余捷联惯组配置方法

探测与控制学报 2023年第4期45卷 130-135页

作者：林业丰谢波姚安逸祁帅黄茂源西安航天精密机电研究所陕西西安710100

针对低成本冗余捷联惯组导航精度无法进一步提升的问题,提出一种基于器件参数确定五冗余惯组各轴向仪表的安装角度的方法,并对五冗余惯组冗余轴器件配置要求进行了分析。该方法通过加权最小二乘估计,基于各轴器件参数确定数据融合时使... 详细信息

针对低成本冗余捷联惯组导航精度无法进一步提升的问题,提出一种基于器件参数确定五冗余惯组各轴向仪表的安装角度的方法,并对五冗余惯组冗余轴器件配置要求进行了分析。该方法通过加权最小二乘估计,基于各轴器件参数确定数据融合时使用的加权矩阵,并以此为基础确定器件最优安装角度,使捷联惯组的导航精度达到最优。仿真结果表明,在器件参数确定时,经该方法得出的配置方案,20 min静态仿真相比三轴导航位置误差减小10.89%,加入合适的加权矩阵后,相比未加入加权矩阵导航位置误差减小9.5%,相比三轴导航位置误差减小19.35%。该方案在不改变惯组总成本的情况下提升了惯组的导航性能。

关键词：冗余惯导器件参数精度提升配置方法

海洋装备电机常用金属材料表面防护盐雾试验分析

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兵器材料科学与工程 2023年第1期46卷 101-106页

作者：张华伟王立宇曹宽贾国超魏彬米永存胡中原西安航天精密机电研究所陕西西安710000

针对海洋装备电机常用的7种典型金属材料2A12、7A04、2Cr13、05Cr17Ni4Cu4Nb、022Cr17Ni12Mo2、1J50、DT4C及常用的表面防护处理方式,进行盐雾试验,通过腐蚀形貌分析表面防护体系耐腐蚀性能,获得耐盐雾腐蚀性能最佳的表面防护体系。结... 详细信息

针对海洋装备电机常用的7种典型金属材料2A12、7A04、2Cr13、05Cr17Ni4Cu4Nb、022Cr17Ni12Mo2、1J50、DT4C及常用的表面防护处理方式,进行盐雾试验,通过腐蚀形貌分析表面防护体系耐腐蚀性能,获得耐盐雾腐蚀性能最佳的表面防护体系。结果表明:钢基体化学镀镍磷合金镀层耐腐蚀性能优于铝基体,铝基体中7A04耐腐蚀性能优于2A12;铝基体硫酸阳极化、黑色电泳,铁基体铁红+丙烯酸聚氨酯漆、黑色电泳和化学镀镍耐盐雾腐蚀性能较好;不锈钢的Cr含量对材料耐腐蚀性能的影响显著,通常含Cr较高的不锈钢耐腐蚀性能较优,含Cr较低的不锈钢耐盐雾性能较差。为海洋装备用电机金属材料及防护措施的选用提供依据。

关键词：海洋装备电机金属材料表面防护盐雾试验