基于支持向量机的直升机旋翼不平衡故障分类研究

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1、第43卷第3期2011年6月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsVol-43No．3Jun．2011基于支持向量机的直升机旋翼不平衡故障分类研究高亚东邓升平(南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室，南京，210016)摘要：提出一种利用支持向量机进行直升机旋翼不平衡故障诊断的方法，建立了用于直升机旋翼不平衡故障识别的支持向量机诊断模型，进行了直升机旋翼不平衡故障模拟试验。分别采集了在旋翼配重不平衡、桨距不平衡、后缘调整不平衡和正常状态下的试验台体振动信号，并对其

2、进行了功率谱分析。采用基于支持向量机的诊断模型对旋翼不平衡故障进行了故障分类识别，并与基于径向基神经网络的诊断模型进行了故障识别效果对比．结果表明基于支持向量机的诊断方法在小样本条件下，对旋翼不平衡故障具有良好的识别能力．关键词：直升机旋翼；故障诊断；支持向量机；核函数中图分类号：V211．52文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)03—0435—04UnbalanceFaultIdentificationofHelicopterRotorUsingSupportVectorMachineGaoYadong，DengShengping(

3、ScienceandTechnologyonRotorcraftAeromechanicsLaboratory，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics。Nanjing，210016，China)Abstract：Amethodispresentedfordiagnosisofhelicopterrotorunbalancebyusingsupportvectorma—chine(SVM)．AdiagnosismodelbasedonSVMisestablishedandamodeltestisconduc

4、tedontherotorunbalancecomposedofblademassunbalance，bladepitchunbalanceandtrailingedgeflapunbalance．Thevibrationsignalsfromtherotortestareacquiredandanalyzed．TheSVM—baseddiagnosismodelisemployedtoidentifytherotorunbalancefaultsandcomparedwiththediagnosismodelbasedonRBFneuralnetwo

5、rk．TheresultsshowthattheSVM—baseddiagnosismodeliseffectiveindiagnosingtheun—balancefaultsofhelicopterrotorwithsmallsamples．Keywords：helicopterrotor；faultdiagnosis；supportvectormachine(SVM)；kernelfunction直升机旋翼是直升机主要的振源之一，也是直升机故障高发区。因此，作为直升机的关键部件，对旋翼进行常见故障监测与诊断是非常必要的。本文仅用直升机机体振动信号

6、来诊断旋翼不平衡故障[1]，而旋翼不平衡故障和机身振动信号之间具有复杂的非线性关系，采用传统的线性模型是不可行的，Chopra等人提出了基于人工神经网络的诊断方法12-6]。尽管神经网络具有强大的非线性映射能力和良好的学习能力，但也存在一些不足，如收敛速度慢、需要大量的故障数据样本等。支持向量机(Supportvectormachine，SVM)是Cortes和Vap—nik根据统计学理论于1995年首先提出的，它是建立在统计学习理论的VC维理论和结构风险最小原理基础上的，在解决小样本、局部极小点、非线性及高维模式识别中表现出许多特有的优势，并能够推广

7、应用到分类、函数拟合等其他机器学习问题中。SVM在解决小样本数据集以及非线性问题上有独特的优势，在国内外引起高度重视，并已得到基金项目：直升机旋翼动力学重点实验室基金(9140C4004010805)资助项目；中航工业集团公司。十一五”预研基金(62001020101)资助项目。收稿日期：2010—11—16；修订日期：2011—04—06通讯作者：高亚东，男，副教授，1975年生，E-mail：gydae@nuaa．edu．ca．436南京航空航天大学学报第43卷广泛应用[7{]，如应用于人脸识别、内燃机和汽轮机组的故障诊断[9d0。。SVM在直升机

8、旋翼不平衡故障诊断上的研究比较少，本文将提出基于SVM的直升机旋翼不平衡故障诊断方法，利用直升