[發明專利]一種柔壁噴管的在線監測方法

有效

• 申請號: 202111110408.0
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113566953B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 蓋文;王平;王斌;魯相;胡俊
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心設備設計與測試技術研究所
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G06N3/04
• 代理公司: 成都中亞專利代理有限公司 51126
• 代理人: 周長福;趙婷

本發明公開了一種柔壁噴管的在線監測方法，通過一定數量的三向振動傳感器獲取能反映柔壁噴管退化的振動數據，然后通過三模自編碼器提取振動數據的特征，再基于標準化的特征和超球體思想，對柔壁噴管的退化進行評估，最后給出了基于上述監測結果的柔壁噴管維護策略；通過多模自編碼器和結合超球體思想解決了不能在線監測柔壁噴管的退化的問題，又減輕了維護人員離線檢測的工作量，同時還能夠提供基于監測結果的柔壁噴管維護策略，對柔壁噴管進行預防性維護，提醒或警告維護人員對柔壁噴管進行維護，以避免試驗風險或事故。

技術領域

本發明涉及機械設備故障監測技術領域，具體涉及一種柔壁噴管的在線監測方法。

背景技術

柔壁噴管是高速風洞調節氣流馬赫數參數的重要部段，主要由沿風洞中軸線對稱布局的上柔板和下柔板組成，在柔板的背氣流面上布置若干鉸鏈支撐點并與執行機構相連，通過控制執行機構的行程來控制柔板的彎曲形狀使之與噴管理論氣動型面相吻合，以得到不同試驗馬赫數的噴管型面。在長期的風洞試驗中，頻繁的往復運動和氣動載荷帶來的振動都會加速柔板的疲勞，甚至存在斷裂的風險，需對柔板的疲勞程度進行有效的在線監測，以保證試驗安全。

發明內容

因此，為了對柔壁噴管的退化程度進行有效的在線監測，防止柔壁噴管斷裂引起嚴重安全事故，本發明提出了一種基于多模自編碼器和超球體思想的柔壁噴管在線監測方法，該方法具體包括如下步驟：

步驟一、布置傳感器，

在每個電動推桿對應的柔壁噴管位置放置一個三向振動傳感器；

步驟二、收集數據，

根據每個馬赫數的柔壁噴管型面對應于一組推桿長度，多次收集不同組推桿長度下每個三向振動傳感器的振動數據；其中分別為第i組推桿長度下第j時刻時第k個傳感器在x、y和z方向的振動向量，當j=0時，為柔壁噴管未退化時不同組推桿長度下每個三向振動傳感器的振動向量；

步驟三、提取數據特征，

根據步驟二的振動數據D提取x,y,z三個方向的數據特征；本步驟能夠克服傳統方法是從一維獲得振動數據特征的缺陷，而該步驟能夠從三個方向獲得更多的數據特征。

優選的，提取數據特征的方法包括如下步驟：

S3-1、構建三模自編碼器，由三個自動編碼器并聯構成；

S3-2、通過三模自編碼器分別提取三向振動傳感器在x、y和z方向的數據特征；

S3-3、對三模自編碼器進行訓練，通過對步驟S3-2的數據特征和振動數據D進行交叉驗證的方法對三模自編碼器進行訓練，從而確定三模自編碼器中隱藏層神經元個數（分別為 ）及相關參數，其中，每個自編碼器的輸出層神經元個數與輸入層保持一致，通常隱藏層的神經元個數少于輸入層神經元個數，這將強迫三模自動編碼器學習到原始數據的特征表示；這一步是對自編碼器的訓練，以確定每個編碼器的神經元個數（分別為 ）及相關參數。

步驟四、特征標準化，

通過公式對x、y和z方向的數據特征進行標準化，然后將三個方向的數據特征合并，并獲得第i組推桿長度下第j時刻時第k個傳感器的特征向量，

當j=0時，為柔壁噴管未退化時在x、y和z方向的特征向量；