基于支持向量機的動調陀螺儀壽命預測方法研究.pdf

1、隨著我國航天技術的發(fā)展，航天器越來越向著高可靠、長壽命、高有效性方向發(fā)展。作為這些航天器中必不可少的姿態(tài)控制執(zhí)行機構和姿態(tài)測量部件-飛輪、陀螺儀等旋轉機電部件，由于其成本高、批量小等特點，如何評估這些產品及其部件的可靠性壽命成為一個迫切需要解決的難題。動調陀螺儀作為一種被廣泛應用于航天器導航與制導系統(tǒng)中的中高精度陀螺儀，對其進行可靠性壽命預測方法研究具有十分重要的現(xiàn)實意義和理論研究價值。 本文根據學校實驗室現(xiàn)有的試驗條件，在只有

2、單個動調陀螺儀試驗子樣情況下，給出了一個在極小子樣條件下的動調陀螺儀壽命試驗和壽命預測方法研究思路、方案，即以支持向量機作為理論基礎，采用參數外推法進行動調陀螺儀壽命評估與預測方法研究。通過對動調陀螺儀在極小子樣條件下進行1:1完全壽命試驗，測試與分析影響動調陀螺儀壽命的性能參數，研究并提取能夠表征陀螺可靠性和壽命的關鍵因子，通過對其的分析與處理建立壽命預測模型，進而對單個動調陀螺儀的壽命進行評估和預測研究。本文主要完成了如下幾方面的工

3、作： 第一，結合動調陀螺儀的結構特點及試驗條件，采用一種新的壽命評估思路(即性能參數外推法)對陀螺儀壽命進行評估與預測研究，并給出了整個動調陀螺儀壽命預測研究方案。同時，根據此方案及陀螺儀自身的特點，確定陀螺振動、漂移、工作和環(huán)境溫度、陀螺供電電壓、功率等作為監(jiān)測的性能參數，通過相應的測試電路、軟件及界面等設計，建立動調陀螺儀壽命測試系統(tǒng)，完成其狀態(tài)監(jiān)測與數據采集。 第二，由于測試系統(tǒng)及動調陀螺儀自身的結構溫度特性，文中

4、結合小波分析優(yōu)越的多尺度(多分辨率)分析特性，提出了一種基于小波變換和支持向量機的溫度建模與補償模型，對陀螺各參數的長期測試數據進行溫度建模補償與預處理。另外，根據陀螺儀自身的性能狀態(tài)變化，采用基于支持向量機的啟發(fā)式搜索策略，以陀螺參數特征集的交叉驗證錯誤率為評價指標進行自學習識別與提取分析，最終選取陀螺振動作為關鍵特征因子對陀螺儀性能進行評估和預測研究。 第三，根據陀螺振動信號的非平穩(wěn)特性，采用經驗模態(tài)分解(EMD)的信號分析

5、方法對陀螺振動進行分析。針對EMD分析方法自身的缺陷，文中提出了一種改進EMD方法的混合信號分析策略，并利用其對動調陀螺儀振動信號進行頻域能量分析。同時，根據陀螺長期測試期間自身性能的變化，采用基于支持向量機的權重貢獻分配方法對陀螺頻域能量特征進行自學習提取，并以此建立反映動調陀螺儀性能狀態(tài)漸進變化趨勢的陀螺振動頻率能量。 第四，結合支持向量機預測及灰色數據生成操作的優(yōu)勢，提出了一種新的灰色支持向量機預測模型(即AGO-SVM預