故障预测与健康管理(PHM)技术的现状与发展

 结合故障预测与健康管理(PHM)的技术发展过程,阐述了PHM的应用价值。论述了PHM技术系统级应用问题,提出了故障诊断与预测的人-机-环完整性认知模型,并依此对蓬勃发展的故障诊断与故障预测技术进行了分类与综合分析,给出了PHM技术的发展图像。针对故障诊断与预测的不确定性特征,对故障诊断与预测技术的性能要求、定量评价与验证方法进行了分析。最后,以PHM技术的工程应用为线索,提出了PHM技术发展中的几个问题。     

一种基于模型误差预测的UKF方法

UnscentedKalman滤波器（UKF）对本质非线性系统具有估计精度高、收敛速度快和容易实现等优点,但是对系统的模型误差比较敏感。针对这一问题,提出了一种基于模型误差预测的UKF方法,称为PUKF（PredictiveUnscentedKalmanFilter）。它利用非线性预测滤波器（NPF）的模型误差预测过程,能够对不准确的系统模型进行实时修正,弥补了UKF方法的不足。仿真结果表明,相对于原始的UKF方法,新方法从滤波精度、收敛速度和收敛的稳定性等几个方面,显著提高了非线性滤波的性能。PUKF可适用于模型不确定、非线性较强系统的滤波。     

舰载无人机发射初始状态研究

首先,根据海浪、海风对舰船的作用,建立了准确而更符合实际的舰船运动模型.然后,引入了发射架在舰船上的位置和方向两个变量,得到了不同状况下舰载无人机的发射初始状态.最后,经数字仿真得出了各种因素对发射无人机的影响规律,为确定舰载无人机的安全发射范围提供了理论数据支持.     

输入无模型动态扰动非线性系统的反演控制

研究了输入无模型动态扰动的不确定非线性系统的全局镇定。基于控制李雅普诺夫函数,设计了反演控制律,利用自抗扰的思想,构建扩展状态观测器来处理输入无模型动态,仿真结果验证了本方法的有效性。文章提出的控制方法适用于很多非线性系统。     

航天复合材料智能健康监测技术研究进展北大核心CSCD

航天复合材料智能健康监测技术水平是衡量航天型号可靠性与先进性的重要标志之一,是支撑航天装备向多次重复使用、长期可靠运行发展的关键技术之一。本文总结了近年来复合材料智能健康监测在传感器制作技术、传感器与复合材料集成技术、复合材料状态监测技术、复合材料损伤及失效表征技术、人工神经网络数据处理和分析技术主要研究进展及发展现状,提出了航天复合材料智能健康监测技术存在的问题以及后续未来发展的重要方向。     

TC2钛合金薄壁型材下陷成形工艺参数分析及优化

采用试验和计算机模拟相结合的方法,对TC2钛合金薄壁型材的单边下陷成形工艺开展研究。通过在室温至600℃范围内对TC2合金型材的热拉伸变形行为进行分析,建立了该型材热拉伸的Johnson-Cook本构模型。在此基础上,对L截面TC2钛合金型材的单边下陷过程进行计算机模拟,分析了下陷过程中型材应力、应力三轴度的分布。结果表明,下陷区L拐角处容易产生应力集中,由于变形前段该区域的应力三轴度R_d>0,呈拉应力状态,因此微裂纹容易在应力集中处形核并沿型材纵向扩展。通过对成形温度、下陷段长度和过渡圆角半径进行优化,得到最佳工艺参数条件为成形温度300℃,下陷区长度21 mm,过渡圆角半径49 mm。     

半模机翼振动的风洞实验技术研究

飞行器机模型振动是影响其风洞实验数据可靠性的主要因素之一。为此,通过专门研制的半模振动模型,采用对称翼型NACA0012和层流翼型NACA64-210两种半模机翼进行了低速风洞振动实验。选取五种激振方式,用直接测力法得到模型在静态和不同激振方式下升力特性变化曲线,研究了振动频率、自然转捩和固定转捩、数据采集方式等参数对机翼气动特性测量结果的影响。结果表明：振动对半模机翼气动特性的影响程度因不同翼型构型、不同采集方式和翼面不同流动模式等而产生不同效果。结论对提高飞机模型风洞实验大迎角振动情况下的测量精准度有参考价值。     

一种新型直流固态功率控制器行为模型

 提出一种适用于大型飞机电气系统数字仿真的直流(DC)固态功率控制器(SSPC)的行为模型.利用受控电压源控制SSPC两端电压按照线性规律变化以模拟SSPC的慢开通和慢关断特性.分析了该行为模型在稳态导通和稳态关断时的工作状态,考虑了实际直流SSPC的漏电流,对该模型进行了改进.分析该模型带各种负载的开通关断过程.在Saber软件中实现该行为模型,并通过仿真和实验验证其与各种性质负载的兼容性.快速性测试结果表明,相比基于真实结构和器件模型,该行为模型能够显著提高仿真速度和收敛性能.     

基于支持向量机和卡尔曼滤波器的航空发动机故障诊断研究

针对航空发动机上可用传感器测量参数偏少情况下的健康参数估计问题,提出1种先分类后估计的方法。将传感器测量参数输入异常监测模块,对发动机工作状态进行监测,若监测结果为无故障则直接给出无部件故障的诊断结论;否则将测量参数输入最小二乘支持向量机(LSSVM),对部件故障进行分类,卡尔曼滤波器根据分类结果只对故障部件的健康参数进行估计。仿真结果表明:该方法可以减少需要估计的健康参数,提高估计精度。     

改善箭机分离载机飞行品质的状态反馈器研究

为了改善内装式运载火箭与载机分离过程载机的飞行品质,应用现代控制理论,以一组期望的闭环极点为设计目标,利用正比于状态变量的线性控制律,设计带有状态观测器的状态反馈系统。通过Bass-Gura法求解反馈增益,基于时域分析法数值模拟了带有状态反馈器飞机的飞行品质。仿真结果表明,长、短周期运动变为收敛的周期模态,飞行品质提高到1级标准,可见状态反馈器设计是一种改善箭机分离过程载机飞行品质的高效可行的方法。