[發明專利]航空發動機轉子剩余壽命的多變量支持向量機預測方法

有效

• 申請號: 201310084402.X
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103217280A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 陳雪峰;羅騰蛟;辛偉;何正嘉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

1.一種航空發動機轉子剩余壽命的多變量支持向量機預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）選擇航空發動機已服役時間、載荷譜、轉速和振動信號特征，作為輸入參數；

2）基于多變量預測方法，建立剩余壽命的多變量支持向量機預測模型，然后利用已知的訓練樣本進行訓練并預測，從而在小樣本條件下獲得航空發動機轉子的剩余壽命。

2.根據權利要求1所述的一種航空發動機轉子剩余壽命的多變量支持向量機預測方法，其特征在于，所述步驟1）的具體方法為：

首先，選擇航空發動機已服役時間作為輸入參數；

其次，選擇航空發動機載荷譜中的應力比、彎矩峰值、扭矩峰值以及轉速也作為輸入參數；

最后，采集航空發動機轉子運行過程的振動信號，從振動信號中提取峭度特征，利用位移峰峰值并結合瞬時彎矩和瞬時扭矩計算抗彎剛度和抗扭剛度，將峭度特征、抗彎剛度以及抗扭剛度也作為輸入參數。

3.根據權利要求1所述的一種航空發動機轉子剩余壽命的多變量支持向量機預測方法，其特征在于，所述步驟2）的具體方法為：

定義抗扭剛度和抗彎剛度中任意一個下降到初始值的85%時為疲勞失效時刻，該時刻對應的循環次數為l，l減去某時刻對應的循環次數即得到剩余循環次數，結合轉速即得到剩余壽命；

設L為待預測變量，此處待預測變量為某時刻對應的循環次數；

給定樣本集S

S={(z1,j,z2,j,zi,j,...,z8,j,lj)|j=1N}]]>

，其中N=n+p，利用前n組數據構造多變量訓練樣本對，后p組數據作為多變量測試樣本；z_i,j表示第i個輸入參數在j時刻的取值，輸入參數依次是應力比、彎矩峰值、扭矩峰值、轉速、峭度特征、抗彎剛度、抗扭剛度和航空發動機已服役時間，l_j表示j時刻的循環次數；

首先，構造多變量訓練樣本對X_train和Y_train：

Ytrain=y1y2...yn-m+1=lmlm+1...ln]]>

m表示嵌入維數；

隨后，利用公式（1）對X_train和Y_train進行訓練，求解出系數α_i、、α_j和后就得到對未來樣本x的預測函數，如公式（2）所示：

maxQ(α,α*)=-ϵΣi=1n-m+1(αi*+αi)+Σi=1n-m+1yi(αi*-αi)-12Σi=1,j=1n-m+1(αi*-αi)(αj*-αj)(xi·xj)]]>

s.t.Σi=1n-m+1(αi*-αi)=00≤αi*≤C,0≤αi≤C,i=1,2,...,n-m+1---(1)]]>

f(x,αi,αi*)=Σi=1n-m+1(αi-αi*)(xi·x)+b---(2)]]>

式中，α和α^*為拉格朗日乘子，ε為不敏感損失因子，C為懲罰因子，b表示預測函數的閾值，x_i表示第i個多變量訓練樣本，x_j表示第j個多變量訓練樣本，y_i表示對應于第i個多變量訓練樣本的循環次數；

最后，利用多變量測試樣本和所述預測函數預測L的未來值Y_test，則剩余循環次數Y_d的表達式為

Y_d=l-Y_test

。