[發明專利]一種航空機電作動器故障診斷方法

有效

• 申請號: 201610054823.1
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105738722B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 謝蓉;李婷;曹宇燕;王劍;王新民
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/02;G01R31/06;G06K9/62
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種基于符號動力學信息熵理論和改進parks聚類算法的航空機電作動器故障診斷方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：對機電作動器的n＝6種狀態下的母線電流時域幅值信號分別進行采樣，每種運行狀態下采集g組母線電流時間，獲得L組母線電流時間序列：

L＝n×g g＞＝50

所述n＝6種狀態包括機電作動器正常、電機繞組開路、電機繞組20％匝間短路、電機繞組40％匝間短路、逆變器開路及霍爾位置傳感器故障；

步驟2、對獲取的各種狀態下的母線電流時間序列提取故障診斷特征量：

1、以母線電流時間序列的最大幅值作為航空機電作動器故障診斷的特征量F₁，其中母線電流時間序列最大幅值計算如下：

其中，x_a(a＝1,2,…L)為每組時間序列的最大幅值；max{x_a}為所有母線電流時間序列最大幅值集合中的最大值；min{x_a}為所有母線電流時間序列最大幅值集合中的最小值；

2、以母線電流時間序列的符號動力學信息熵值作為航空機電作動器故障診斷的特征量F₂，符號動力學信息熵值的計算過程為：將母線電流時間序列符號化，得到母線電流符號序列；對母線電流符號序列按順序分割，每m個連續的符號為一行，形成一個多維數組；計算每個符號子串在字典中出現的概率其中N代表采樣點個數，得到母線電流符號序列的動力學信息熵值為：

其中：c(l)(1≤l≤4^m)為每個子串出現在字典中的頻率，m為字長；

步驟3：將每組母線電流時間序列計算得到兩個故障診斷特征量F₁和F₂合并成一個一維數組[F₁,F₂]，作為一個訓練樣本；對每一種狀態下共g組訓練樣本求平均值，獲得各狀態下訓練樣本的聚類中心[x_i1,x_i2]，其中i＝1,2,…n；

將各狀態下計算得到的聚類中心組成故障特征矩陣

步驟4：通過計算待測樣本與故障特征矩陣X的parks距離，對比系統待測狀態下與典型狀態下的故障特征量之間差異，以最小parks距離所對應的故障為測試樣本所對應的故障，過程如下：

步驟a：選擇某測試樣本Y，其中Y＝[y₁,y₂]，y₁和y₂分別表示待測樣本計算得到的最大幅值和信息熵兩個特征量，計算Y與故障特征矩陣X中每一行的距離系數：

i＝1,2,…n且j＝1,2；

其中，α(y_j,x_ij)為測試樣本Y與特征矩陣X的第i種故障在特征量j上的距離系數；maxx_j和minx_j為X中所有故障樣本在特征量j上的最大值和最小值；y_j為測試樣本Y的第j個特征量；

步驟b：計算測試樣本Y與故障特征矩陣每一行的parks距離：

其中，ω_j為加權系數；

得到測試樣本Y與特征矩陣X的parks距離矩陣最小parks距離所對應的故障即為測試樣本所對應的故障。