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小波变换在航空发电机异常检测中的应用研究
2008-08-27 14:23:57  来源:电气应用  浏览次数:0  
  •   针对飞机交流发电机日常维护中传统检测和分析方法的不足,提出一种基于小波变换的飞机交流发电机异常检测方法,其思想是先把交流发电机输出电压信号采用小波进行分解,然后对分解后的小波系数利用基于噪声标准偏差估计的阈值滤波算法进行消噪处理,最后利用小波变换对消噪之后的电压信号进行奇异值检测从而获得信号的异常变化。

  1 引言
  
  航空发电机[1]分为交、直流两种,现代化的先进战机一般只采用交流发电机,直流电源则由交流电源经整流或变流机转换而成,因此交流发电机是电源系统中最重要的部件,如果发电机工作不正常,轻则会影响飞行训练任务的完成,重则会造成机毁人亡的重大事故。因此,在日常维护工作中对飞机交流发电机的检测显得尤为重要。传统方法[2]是对飞机交流发电机的输出信号进行超限检测,以交流发电机输出频率为例,当测得的频率低于极限值(360Hz)时进行故障报警。这种方法虽然简单易行,但仅仅对信号的频率量进行检测,很可能会漏掉可能的故障。例如,当输出信号频率在正常值(400Hz)以下,接近极限值的区域波动时,虽然频率未低于极限值,但信号的异常变化往往暗示着发电机存在故障隐患,这对于飞机而言是极其危险的。奇异点检测的目的就是对故障进行定位,抓住故障特征,进而采取适当的故障保护或控制措施,在飞机交流发电机运行失效之前,及时捕获到早期的故障信息,以避免毁灭性打击。
  
  长期以来,对飞机交流发电机输出电压信号进行奇异性分析多采用傅里叶变换的方法,因为傅里叶变换是研究函数奇异性的基本工具,其方法是研究函数在傅里叶变换域的衰减以推断该函数是否具有奇异性及奇异性的大小,但傅里叶变换只能反映出某个频率成分包含在信号中的总强度,不能提供有关频率成分的时间局部化信息,亦不能确定奇异点的空间分布情况及奇异点的位置。而20世纪80年代后期迅速发展起来的小波变换理论[3]在分析信号时不仅具有多分辨分析的特点,而且在时频两域都具有表征信号局部特征的能力,它在低频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率,具有对信号的自适应性,特别适于分析信号的奇异性。基于小波变换在分析瞬时突变信号方面所具有的诸多优点,结合飞机交流发电机实际运行中输出电压频率高、变化快的特点,本文在对飞机交流发电机输出电压信号进行分析时引入小波变换方法,该方法可以在信噪比较低的情况下实现交流发电机异常输出电压信号的实时跟踪检测,同时利用基于噪声标准偏差估计的阈值滤波算法对输出电压信号进行消噪处理,可以有效地排除原始电压信号中噪声的干扰,实现更为准确的故障检测与定位。最后通过仿真计算对该方法在飞机交流发电机输出信号异常检测中应用的可行性、实用性进行了研究。

[附件:详见附件]

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