[發(fā)明專利]基于稀疏分解的壓氣機氣動失穩(wěn)信號檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410440847.1
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104198151B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 李長征;許思琦;胡智琦
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發(fā)明涉及葉輪機械防喘振技術領域，具體為一種基于稀疏分解的壓氣機氣動失穩(wěn)信號檢測方法。

背景技術

氣動失穩(wěn)不僅降低了葉輪機械的性能，而且?guī)韽娏业恼駝樱赡芤鸾Y構的破壞而造成重大事故的發(fā)生。氣動失穩(wěn)通常包括旋轉失速和喘振兩種形式。旋轉失速表現(xiàn)為失速氣團沿周向的傳播，而喘振通常表現(xiàn)為流量和壓力沿軸線方向的振蕩。壓力較其它參數(shù)容易測量而且對氣動失穩(wěn)現(xiàn)象反應敏感，因此氣動失穩(wěn)檢測通常采用壓氣機出口動態(tài)壓力作為輸入信號，通過對動態(tài)壓力特征的提取來判斷壓氣機穩(wěn)定狀態(tài)。

現(xiàn)有采用信號方差變化進行壓氣機氣動失穩(wěn)檢測的方法，其實質是通過判斷信號幅值增大也即功率增大超過預設閾值，就發(fā)出報警信號。信號幅值增大是報警的前提。因此，報警總是在出現(xiàn)明顯的氣動失穩(wěn)現(xiàn)象后給出。稀疏分解是一種新型的信號分析技術，它在超完備原子函數(shù)庫上采用盡可能少的信號分量表達原始信號。而靈活的原子函數(shù)庫構建方法，可以深刻地反映信號的本質特征。然而，目前采用稀疏分解原理的壓氣機氣動失穩(wěn)信號分析和檢測，尚未見報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供壓氣機氣動失穩(wěn)信號的一種檢測方法。該方法采用Laplace小波構建原子函數(shù)庫，采用稀疏分解方法，尋找阻尼小于0的時刻，以此進行氣動失穩(wěn)信號的檢測。通過Laplace小波可以更加準確地刻畫氣動失穩(wěn)信號的本質特征，更及時準確可靠地檢測到氣動失穩(wěn)信號。

本發(fā)明的技術方案為：

所述一種基于稀疏分解的壓氣機氣動失穩(wěn)信號檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：構建原子函數(shù)庫{g_i(t)}：

其中f為頻率，取值范圍為離散值{0.1:0.2:30,40:10:300}，ζ為阻尼比，取值范圍為離散值{-1:0.05:-0.05}，τ為時間參數(shù)，A為歸一化因子，T為分析窗口長度；原子函數(shù)按典型采樣率Fs＝10kHz離散化，且原子函數(shù)均歸一化處理，均值為0，方差為1；

步驟2：采集壓氣機出口總壓信號s(t)，采樣率取10kHz，采樣模式為連續(xù)采樣；

步驟3：截取分析信號s_T(t)：從采集的壓氣機出口總壓信號s(t)中截取最近T時間段內的信號，并對其進行去均值和歸一化處理，得到分析信號s_T(t)；

步驟4：進行一步稀疏分解運算，計算最大內積值R_max：

Rmax=max{gi(t)}|<sT(t),gi(t)>|]]>

步驟5：將R_max與檢測閾值R_th進行比較，若R_max>R_th，發(fā)出氣動失穩(wěn)報警信號；否則，不發(fā)出報警信號；其中R_th取0.65；

步驟6：取檢測周期ΔT為5ms，重復步驟3～5，進行持續(xù)在線檢測。

有益效果

本發(fā)明的基于稀疏分解的壓氣機氣動失穩(wěn)信號檢測方法。具有以下特點：

1.采用具有收斂、臨界穩(wěn)定和發(fā)散的Laplace小波，將其簡化為衰減正弦信號構成原子函數(shù)庫。具有刻畫氣動失穩(wěn)信號本質特征的能力。

2.結合在線檢測的特點，限定了原子函數(shù)庫{g_i(t)}中f、ζ和τ參數(shù)的取值范圍，減少了原子函數(shù)的數(shù)量，從而減少了計算量。