基于支持向量機(jī)的動調(diào)陀螺儀壽命預(yù)測方法研究.pdf

1、隨著我國航天技術(shù)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(jī)構(gòu)和姿態(tài)測量部件-飛輪、陀螺儀等旋轉(zhuǎn)機(jī)電部件，由于其成本高、批量小等特點，如何評估這些產(chǎn)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(diào)陀螺儀作為一種被廣泛應(yīng)用于航天器導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)中的中高精度陀螺儀，對其進(jìn)行可靠性壽命預(yù)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(jù)學(xué)校實驗室現(xiàn)有的試驗條件，在只有

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

3、作： 第一，結(jié)合動調(diào)陀螺儀的結(jié)構(gòu)特點及試驗條件，采用一種新的壽命評估思路(即性能參數(shù)外推法)對陀螺儀壽命進(jìn)行評估與預(yù)測研究，并給出了整個動調(diào)陀螺儀壽命預(yù)測研究方案。同時，根據(jù)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(shù)，通過相應(yīng)的測試電路、軟件及界面等設(shè)計，建立動調(diào)陀螺儀壽命測試系統(tǒng)，完成其狀態(tài)監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集。 第二，由于測試系統(tǒng)及動調(diào)陀螺儀自身的結(jié)構(gòu)溫度特性，文中

4、結(jié)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(jī)的溫度建模與補(bǔ)償模型，對陀螺各參數(shù)的長期測試數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度建模補(bǔ)償與預(yù)處理。另外，根據(jù)陀螺儀自身的性能狀態(tài)變化，采用基于支持向量機(jī)的啟發(fā)式搜索策略，以陀螺參數(shù)特征集的交叉驗證錯誤率為評價指標(biāo)進(jìn)行自學(xué)習(xí)識別與提取分析，最終選取陀螺振動作為關(guān)鍵特征因子對陀螺儀性能進(jìn)行評估和預(yù)測研究。 第三，根據(jù)陀螺振動信號的非平穩(wěn)特性，采用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)的信號分析

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