动态内全潜结构投影的空间扩展故障检测方法

动态内偏最小二乘(DiPLS)方法是基于数据驱动的潜结构投影的动态扩展算法,用于动态特征提取和关键性能指标预测.在大型装备系统中,传感器采集的当前时刻样本受历史样本的影响且可能包含较大噪声.在动态特征提取中,因DiPLS算法未按降序提取主成分,导致残差空间仍存在较大变异,动态和静态信息难以有效分离,影响故障检测性能.为此,本文提出了一种基于动态内全潜结构投影的故障检测方法(DiTPLS).首先,使用动态内偏最小二乘方法和向量自回归模型建立动态模型并检测故障,用于捕捉质量相关动态信息;基于结构化动态主成分分析算法建立一种改进的动态潜在变量模型,用于残差分解,提取质量无关的动态信息和静态信息,并构造合适的统计量进行故障检测.数值仿真和田纳西–伊斯曼过程实验验证了DiTPLS算法的有效性.

新工科形式下应用型高校电子类人才培养的探索实践——以四川大学锦城学院电子信息学院为例

“新工科”是新的历史条件下,对传统工科的一个突破和创新,新工科是新兴产业催生出来的产物,针对新兴起的专业,如传统计算智能化,传统制造行业智能化,机器人的仿生和仿真,基于云架构的部署、存储、运算,5G/6G通信等,特别是如何在新形势下,继续发挥传统电子行业的既有优势,并能适应现代科技的高速发展,使之焕发第二次生命。四川大学锦城电子信息学院既有对传统电子专业的继承,又在新工科大环境下,发扬并拓展了相关专业,从电子专业到物联网专业,从人才培养模式创新,到专业整体技术框架,以及对学生动手能力的提升和工程师素养的培育,从课程体系的优化,再到教师队伍的建设,以及新兴科技教学成果转化和落地等方面,为高校深化教育改革方面进行了有益的摸索和践行,对此进行疏理并提供有益参考。

一种适用于激光测速系统的自适应CFAR算法

恒虚警(CFAR)检测广泛应用于复杂环境的检测系统中,本文基于单元恒虚警检测,设计了一种利用角系数调整来改变检测阈值的自适应CFAR算法,并将该算法应用于激光测速系统,通过飞行试验验证,算法能有效提高信号检测率。

发动机压力传感器补偿电路优化设计

以某型发动机为平台,结合起动供油规律和试验数据,得出了压力传感器的精度要求。针对原压力传感器精度不满足要求的问题,在改动量最小的前提下,设计了一种以信号调理芯片MAX1452为核心的补偿电路。经试验验证,改进后的传感器精度优于±0.3%。发动机采用改进后的传感器,在地面起动时,未出现因压力测量误差导致的起动失败;在高原起动时,不经过传感器校准,起动成功率也得到大幅度提升。该方案提高了发动机起动成功率,有效减少了因大气温度或海拔高度变化对传感器校准工作的影响。

机载电子产品降额设计研究

电子元器件失效是电子产品的一种典型失效,在机载电子产品的设计与使用中,由于电子元器件选型不当或使用不合理造成的失效经常发生。基于此,对降额设计在机载电子产品设计中的应用进行了研究,提出了机载电子产品降额设计的流程、问题和解决方法,并给出应用案例作为参考。

含气率对离心式航空燃油泵叶片压力脉动的影响

为研究含气率对某分流叶片式航空燃油泵叶片的压力脉动规律,基于RNG k-ε湍流模型和Euler-Euler非均相模型,应用ANSYS CFX软件对航空燃油泵在不同含气率条件下进行数值计算,分析燃油泵的气相分布和叶片压力脉动规律.研究结果表明:气相主要分布在叶片的压力面,吸力面分布较少;随着含气率的增大,气相逐渐向长短叶片吸力面发展,并扩散至叶轮流道;在长叶片前段相对位置0~0.5处,气相体积占比随含气率的增大而增大,在长叶片压力面后段(相对位置0.5~1.0处)和短叶片压力面上气相占比几乎为100%,产生气液分离,在长叶片吸力面后端和短叶片吸力面上,气相占比较少,几乎为0;通入气相会使监测点压力脉动幅值变大,但含气率继续增大会降低燃油泵叶片压力脉动幅值;长叶片的中段和短叶片前段的主导频率受含气率的影响会发生改变,由于分流式叶片的设计结构,含气率对叶片压力脉动影响主要体现在流动最为复杂的长短叶片的交界面处即短叶片的进口位置;分流叶片在改善流动的同时,也会影响相应位置的压力脉动.研究结果可为分流叶片式燃油泵设计提供一定技术参考.

微型高速燃油泵非定常流动及振动特性

以某微型高速燃油泵三维模型为研究对象,采用SST k-ω湍流模型、PCB 352C33型加速度传感器和DASP-V11采集与实时分析软件,基于数值计算与试验手段分别获得了定常工况下燃油泵内部压力、速度、湍动能及非定常工况下燃油泵径向力、轴向力、监测点压力脉动及3个轴向X,Y,Z的振动加速度值,并采用快速傅里叶变换得到监测点与3个轴向的频域图.研究结果表明:采用SST k-ω湍流模型及叶片表面加密的数值求解结果与试验结果相吻合,叶片表面Y^(+)为0~2.00,蜗壳壁面Y^(+)为0.03~25.58;与常规离心泵一样,小流量工况下,燃油泵叶轮与蜗壳中存在明显的流动分离与湍动能耗散区;非定常流动中,燃油泵径向力在X,Y方向的分量没有明显的周期性,而轴向力的周期性与叶片数相等;蜗壳、叶轮动静干涉区的监测点呈明显的周期性,压力脉动幅值在叶频960 Hz,而振动脉动幅值在2倍叶频1 920 Hz,Z轴的振动幅值均高于其他2个轴向.研究结果可为高速燃油泵非定常流动设计优化提供一定的参考依据.

储油罐风-火耦合热屈曲行为与防控技术数值模拟研究

为探究大型立式钢制拱顶储罐在风-火耦合作用下的屈曲失效机理,进而制定切实可行的防控方案,采用Abaqus建立储罐的池火灾模型和风火耦合数值模拟模型,研究储罐的热屈曲行为与其防控方案对储罐结构热稳定性的影响。研究结果表明:热屈曲过程可划分为出现线性热膨胀的前屈曲和非线性变形的后屈曲阶段;后屈曲阶段的应力、应变呈波动变化,结构稳定性随时间的增长而降低,需要尽可能避免该情况的发生;储罐耐火时间随风速的增加而减小;通过增大壁厚、敷设防火涂层和设置加强圈等防控措施可有效增长耐火时间,推迟储罐热后屈曲行为的发生,有利于火灾抢险工作的进行。研究结果可为储油罐火灾防控方案的制定提供一定参考。

不同口环密封结构对转子动力学特性的影响

为了研究不同形式密封结构对高速离心泵密封动力学特性的影响,通过数值计算的方法对环形密封、迷宫密封、轴向槽型密封3种不同形式的密封结构在相同边界条件下的泄漏量、刚度阻尼特性和密封内流特性等方面进行了研究。研究结果表明:迷宫密封的密封效果最好,环形密封次之,轴向槽型密封最差;轴向槽型密封的泄漏量比迷宫密封高出34%。然而,轴向槽型密封的主刚度系数和主阻尼系数较迷宫密封高出1倍以上,密封动力学特性最好;且轴向槽型密封可以减弱密封内部环流,减弱进口预旋速度。

螺旋角对航空燃油齿轮泵性能及流量脉动特性的影响

为研究螺旋角对航空燃油齿轮泵性能参数的影响规律,通过坐标变换推导了以圆弧-渐开线-圆弧为端面型线的7齿齿轮泵的型线方程,基于动网格技术和RNG k-ε湍流模型对该泵进行三维瞬态流场数值模拟。通过选定不同的重合度系数,计算比较了4种不同螺旋角齿轮泵的流量特性。研究结果表明:螺旋角对该齿轮泵性能有显著影响,随着螺旋角的增大,齿轮泵出口流量脉动系数呈下降趋势;随着螺旋角依次增大,其他三种角度泵的出口平均流量与螺旋角为23.74°的泵相比分别变化:+1.82%,+2.4%,+0.66%,呈先增后减趋势;经小波变换对齿轮径、轴向受力脉动频率进行分析,其脉动频率与齿轮啮合呈周期性相关;随着螺旋角的增大,齿轮相邻腔室间压力分布逐渐趋于均匀。

某型大气数据传感器优化设计及其性能测试

为实现直升机的全向测速和低速时精准测速,基于伯努利原理,设计了一种随动式大气数据传感器。采用正交试验方法设计了总静压受感器,根据随动机构的性能目标完成并优化了驱动部件风标片体结构设计和布局设计。针对大气数据传感器压力输出值发生漂移的问题,提出了一种数据在线修正方法,并搭建传感器试验平台进行传感器性能及误差测试。试验结果表明,该随动式速度矢量传感器能有效测量直升机的高低空速,经在线修正后,速度误差降低至2%以下。

高精度MEMS硅谐振压力传感器闭环控制系统

硅谐振压力传感器因其数字频率信号输出和高精度的特点,被广泛应用于航空航天、工业控制等领域。硅谐振压力传感器的闭环控制系统决定硅谐振压力传感器的性能指标,系统的稳定性分析和参数优化则是谐振传感器的研究难点。基于系统状态方程从理论上推导了控制策略,提出系统稳定性判定依据。利用Simulink仿真搭建系统模型,并通过电路测试验证。结果表明,在满足稳定性判据的条件下,研制的硅谐振压力传感器基频为42 kHz,品质因数为30 000。在量程范围为3~130 kPa、温度为-55~85℃时,该谐振压力传感器的精度高达0.01%F.S.,实现了恒幅控制与实时频率跟踪。

用于大气数据系统的硅谐振压力传感器

设计了一种用于机载大气数据系统的高精度微机电系统(MEMS)硅谐振压力传感器。采用了多层硅—硅键合技术、阳极键合技术以获得高稳定性的频率信号输出和圆片级真空封装,其具有高精度、高Q值的特点。芯片采用复合谐振梁—膜—硅岛结构作为谐振器部分,以减小面外谐振模态带来的性能影响。测试结果表明:在量程范围为3~130 kPa,温度范围为-55~85℃,该谐振压力传感器的全温全压精度高达0.01%FS。

混合控制模式镍基合金蠕变变形研究

采用应力-应变混合控制(HCFI)试验方法,在650℃开展不同应变幅值、保载应力水平和保载时间下GH4169合金的蠕变-疲劳试验,研究其蠕变变形行为和蠕变-疲劳失效演变特征。结果表明:GH4169合金在HCFI试验应力保载期会持续产生蠕变变形,每周次的总蠕变量随着循环周次的增加不断增加,呈现三阶段的演化趋势。HCFI应力保载期的蠕变应变是区分于传统应变控制(SCFI)应力松弛的主要特征;同时HCFI加载能够灵活控制材料蠕变-疲劳失效过程中蠕变和疲劳损伤的比例,克服传统试验蠕变损伤易饱和的难题。

光伏侧电池储能系统优化配置分析

分布式光伏发电的随机性和间歇性导致资源利用率低,电池储能具备功率快速吞吐、灵活运行的能力,是当前解决光伏并网和消纳的有效手段之一。针对当前储能成本高、收益模型不清晰等问题进行研究,分别从投资者和社会综合收益角度构建了储能系统经济收益模型。以某分布式光伏系统典型日的数据为基础,对储能系统进行经济分析和容量优化配置,结果表明储能的成本因素对系统经济收益起主要影响作用。

基于动态内并行潜结构投影的故障检测方法

针对实际工业过程故障检测时存在误报警现象及易缺失部分时段质量数据的问题,提出在线监测动态内潜结构投影(OM-DiPLS)模型.该模型通过引入时延的质量数据,使得在缺失部分时段质量数据时能够实现模型的更新.为了更好地监控质量变量中不可预测的信息,基于OM-DiPLS模型提出在线监测动态内并行潜结构投影模型.该模型将过程数据和质量数据投影到输入输出相关的协变子空间、输出无关但过程相关的输入主子空间、输入残差子空间、不可预测的输出主子空间及输出残差子空间,通过对各子空间构造相应的统计量,实现过程监测.田纳西-伊斯曼过程仿真的实验表明,利用所提算法有效提高了质量相关故障的有效检测率,降低了质量无关故障的误报率.

嵌入式大气压力传感器复杂气象环境防护技术发展趋势与展望

嵌入式大气数据传感器系统是飞翼气动布局飞行器重要的飞行传感器子系统,是准确测量飞行大气参数的关键保障。其嵌入式大气压力传感器有效的防水、防尘、防除冰设计,是飞行过程中压力准确感受,飞行大气参数稳定、实时测量的重要保证。针对嵌入式大气压力传感器防水、防尘、防除冰技术现状,分析了存在的不足与缺陷,结合工程化应用需要和相关工程技术研究成果,提出了嵌入式大气压力传感器复杂气象环境防护状态在线监测设计、加热器功率自适应调节设计和快速拆装设计的技术发展方向,阐明了未来嵌入式大气压力传感器复杂气象环境防护技术的研究目标、内容,以及涉及的水、湿气监测技术,结冰状态监测技术,表面疏水与低可探测技术和易维护式结构设计技术等关键技术的解决方案。

变温环境下典型胶黏剂对光纤光栅传感器应变传递特性的影响

目的 验证粘贴式FBG传感器对宽温度环境的适应性。方法 通过高低温循环试验研究温度对传感性能的影响。对FBG传感器安装参数进行分析和优化设计,用353ND、UHU PLUS、ergo 5800和502等4种胶黏剂在铝合金表面粘贴安装FBG传感器,制成FBG测试样件。对测试样件进行高低温循环测试,测试试验前后FBG的传感性能,分析高低温循环对FBG传感性能的影响情况。结果 高低温循环后,FBG传感器中心波长产生了0.015~0.642 nm偏移,传感器灵敏度下降范围为0.563%~2.07%。结论 在实际选择FBG传感器胶黏剂时,需特别关注胶黏剂的温度适用范围参数,以减少胶黏剂温度适应性对测试结果的影响,提高测量精度。

活性剂对激光焊熔池动态行为的作用机理研究

为阐明活性剂对铝合金激光焊熔池作用机理,建立了三维瞬态移动热源作用下的激光焊接熔池数学模型,研究表面张力梯度及激光吸收率对温度场以及流场的影响规律,揭示活性剂作用下激光焊熔深的增强机制。结果表明,在无活性剂时模拟得到的焊缝形貌与实际试验结果吻合。在低功率铝合金活性激光焊接中,活性剂的加入虽然可以改变表面张力梯度,但表面张力梯度的改变对熔深增加效果不明显。分析认为,活性剂的加入使铝合金对激光吸收率的提高才是熔深增加的主要原因。

Dy^(3+)/Tb^(3+)单掺硼酸盐玻璃陶瓷的高效可见荧光发射

实验采用高温熔融-退火法分别合成了Tb^(3+)掺杂和Dy^(3+)掺杂的稀土硼酸盐玻璃陶瓷材料。XRD晶相分析表明,所制备的样品为非晶态玻璃陶瓷物质;SEM形貌分析表明,样品表面十分致密,无明显的结晶状物质;光谱特性试验结果表明,在紫外激发下,Tb^(3+)和Dy^(3+)单掺在这种新型硼酸盐玻璃陶瓷中分别发出了强烈的绿色和明亮的黄白光。该类材料在可见显示器件方面具有广阔的应用前景,可用于开发新型彩色光源、荧光显示器件、紫外传感器和可调谐可见光激光器。