[發(fā)明專利]用于辨識葉片多模態(tài)振動的葉端定時傳感器的布置方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910226768.3
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN109883720B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喬百杰;許敬暉;陳雪峰;楊志勃;翟智
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01M15/12
• 分類號: G01M15/12;G01M15/00;G01M7/02;G06N3/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

1.一種用于辨識葉片多模態(tài)振動的葉端定時傳感器的布置方法，所述方法包括以下步驟：

第一步驟S1中，測量葉片的轉(zhuǎn)速與振動頻率，基于葉片的轉(zhuǎn)速與振動頻率確定葉片的振動階次和葉端定時傳感器數(shù)目，其中，葉片的所述振動頻率接近共振頻率時確定葉片振動階次；

第二步驟S2中，基于葉端定時傳感器安裝角度和所述振動階次構(gòu)建葉片振動模型的設(shè)計矩陣，其中，葉片振動為正弦振動，其多模態(tài)振動方程為：

其中，i表示振動階次的序號，j表示葉端定時傳感器的序號，y_j表示第j個葉端定時傳感器測得的葉尖振動位移，m表示轉(zhuǎn)子葉片多模態(tài)振動的模態(tài)數(shù)目，EO_i表示第i個振動階次，θ_j表示第j個葉端定時傳感器與轉(zhuǎn)速傳感器間的安裝角度，A_i，B_i，C_i為待求的振動參數(shù)，表示葉片m個模態(tài)的振動方程的累加；n個葉端定時傳感器測得的葉片位移可為y＝Hx，其中設(shè)計矩陣：

其中，

待求多模態(tài)振動參數(shù)矢量x^n×1＝(A₁ B₁ A₂ B₂ ... C)^T

n個葉端定時傳感器測得的葉片位移矢量y^n×1＝(y₁ y₂ ... y_n)^T；上標(biāo)T表示矢量的轉(zhuǎn)置；

第三步驟S3中，計算設(shè)計矩陣的條件數(shù)，其中，設(shè)計矩陣的條件數(shù)cond(H)＝||H||·||H^-1||，其中，||H||表示設(shè)計矩陣H的二范數(shù)，||H^-1||表示設(shè)計矩陣H的逆矩陣的二范數(shù)；

第四步驟S4中，將設(shè)計矩陣的條件數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，利用粒子群算法使設(shè)計矩陣條件數(shù)達到最小值確定葉端定時傳感器的安裝角度，其中，

S401、初始化：隨機生成N組有n個葉端定時傳感器的安裝角度，在機匣周向可安裝角度的約束范圍內(nèi)生成一個N行n列的隨機矩陣Ψ₀，代表初始時刻當(dāng)?shù)螖?shù)iter＝0時的N組葉端定時傳感器布局；

S402、分別計算N組葉端定時傳感器布局設(shè)計矩陣Ψ₀的條件數(shù)，記錄其中最小條件數(shù)κ_min及其對應(yīng)的一組葉端定時傳感器布局(θ_min)_1×n，記錄N組葉端定時傳感器布局位置Θ_N×n，初始化每組葉端定時傳感器的歷史最佳安裝角度；

S403、初始時刻當(dāng)?shù)螖?shù)iter＝0時，在粒子群速度約束范圍隨機初始化粒子群的速度公式(V₀)_N×n；

S404、更新粒子群速度V_iter+1：

V_iter+1＝ωV_iter+C₁rand(0，1)(Θ_iter-Ψ_iter)+C₂rand(0，1)(repmat(θ_min，N)-Ψ_iter)

式中，ω為慣性因子，C₁和C₂為常數(shù)，rand(0，1)表示區(qū)間(0，1)上的隨機數(shù)，repmat(θ_min，N)表示將一組最優(yōu)布局θ_min復(fù)制至N維，以保證矩陣可加性，V_iter表示粒子群迭代到第iter代粒子群速度，Θ_iteR表示粒子群迭代到第iter代時，N組葉端定時傳感器各自的歷史最佳布局位置，Ψ_iter表示粒子群迭代到第iter代時，N組葉端定時傳感器的布局位置，下標(biāo)iter表示迭代次數(shù)，當(dāng)iter＝0時，V_iter＝V₀為在粒子群速度約束范圍內(nèi)生成的隨機矩陣；

S405、更新粒子群優(yōu)化目標(biāo)：Ψ_iter+1＝Ψ_iter+V_iter+1，

其中，當(dāng)iter＝0時，Ψ_iter＝Ψ₀為在機匣周向可安裝角度的約束范圍內(nèi)生成的隨機矩陣；

S406、更新每組葉端定時傳感器的歷史最佳安裝角度Θ，更新全局葉端定時傳感器最佳安裝角度θ_min以及最小條件數(shù)κ_min，當(dāng)適應(yīng)度函數(shù)精度未達到設(shè)定值時，iter＝iter+1，重復(fù)步驟S404、S405、S406；迭代結(jié)束后，θ_min即為可辨識多模態(tài)振動參數(shù)的葉端定時傳感器安裝角度；

其中，第一步驟S1中，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)速為f_ω且對應(yīng)葉片多模態(tài)振動頻率為f₁，f₂...f_m，則葉片的振動階次其中，m表示葉片多模態(tài)振動的模態(tài)數(shù)目，EO₁，EO₂...，EO_m表示葉片各階的振動階次，EO為所有振動階次的集合。