[發明專利]六自由度運動平臺電動缸故障診斷方法

在審

• 申請號: 202210193786.8
• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114608817A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 劉大偉;左亞昆;鞏立艷;張繼豪;石博文
• 申請（專利權）人: 中航航空模擬系統有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 楊慧

本發明公開了一種六自由度運動平臺電動缸故障診斷方法，在六自由度運動平臺的上平臺下方加裝若干個采樣頻率為軸向的加速度傳感器；對六自由度運動平臺的運動特性進行分析，設置一套能獲得周期性振動數據的動作為診斷動作；在六自由度運動平臺上運行診斷動作，由加速度傳感器獲得電動缸在不同狀態下的振動數據；使用FD?ELM對振動數據進行學習并生成基于神經網絡的故障診斷模型；在待診斷的六自由度運動平臺開機及關機時自動運行診斷動作并由加速度傳感器獲取電動缸的振動數據；使用訓練好的故障診斷模型對振動數據進行分析以判斷電動缸處于正常或是故障狀態。本發明有利于在電動缸功能降級或失效前獲得維修且確保了設備和人員安全。

技術領域

本發明涉及飛行模擬器技術領域，具體涉及一種使用固定字典極限學習機實現的六自由度運動平臺電動缸故障診斷方法。

背景技術

飛行模擬器能夠模擬絕大部分飛行場景和任務，對于提升受訓人員的技能水平有著極大的幫助。相較于傳統的實裝訓練方式，使用飛行模擬器進行訓練顯然有著更廣闊的使用前景以及更低的訓練成本。

電動缸作為飛行模擬器中六自由度運動平臺的重要執行部件，承擔著提供動感模擬的重要任務，它的健康狀態直接影響著飛行模擬器使用人員的受訓效果和生命安全。然而，現有維持電動缸工作能力的手段主要為預防性維護，定期觀察并更換電動缸內的潤滑油，以及運行時靠人耳識別是否有異常噪聲，這一方式無法對影響安全的電動缸故障模式進行診斷。

由于電動缸使用頻率高、連續工作時間長、可靠性要求高，導致對其故障診斷技術有著極高的需求。同時電動缸本體上除了電機后端的編碼器能夠獲得電機的轉速及電動缸的行程外，難以加裝更多的傳感器，使得電動缸故障診斷難度增大。因此，必須引入新型診斷手段來解決這一問題。在飛行模擬器中，六自由度運動平臺的動作完全依賴于受訓飛行員的操作，內置傳感器采集到的電壓、電流、溫度、編碼器反饋轉速等數據不具有規律性，缺乏分析價值。近年來普遍應用于故障診斷領域并且效果較好的神經網絡故障診斷方法，在這種數據中難以得到有效的應用。

發明內容

為滿足對于六自由度運動平臺電動缸的故障診斷需求，本發明提出了一種六自由度運動平臺電動缸故障診斷方法，在飛行模擬器六自由度運動平臺的上平臺下方加裝了軸向加速度傳感器，并設置了診斷動作以獲取具有周期性特點的振動數據；隨后采用了復雜度較低、運行速度極快的單隱層前饋神經網絡算法固定字典極限學習機(FD-ELM)對傳感器獲得的振動數據進行分析，以達到電動缸故障診斷的目的。

本發明的發明目的通過以下技術方案實現：

一種六自由度運動平臺電動缸故障診斷方法，包含以下步驟：

步驟一、在六自由度運動平臺的上平臺下方加裝若干個采樣頻率為軸向的加速度傳感器；

步驟二、對六自由度運動平臺的運動特性進行分析，設置一套能獲得周期性振動數據的動作為診斷動作；

步驟三、在六自由度運動平臺上運行診斷動作，由加速度傳感器獲得電動缸在不同狀態下的振動數據；

步驟四、使用FD-ELM對振動數據進行學習并生成基于神經網絡的故障診斷模型；

步驟五、在待診斷的六自由度運動平臺開機及關機時自動運行診斷動作并由加速度傳感器獲取電動缸的振動數據；

步驟六、使用訓練好的故障診斷模型對振動數據進行分析以判斷電動缸處于正常或是故障狀態。

附圖說明

圖1故障診斷方法原理；

圖2傳感器安裝位置；

圖3診斷動作示意圖；

圖4振動信號采集示例；

圖5故障診斷流程圖；

具體實施方式