一种用于评估齿轮箱各部件健康状态的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105758633A(43)申请公布日2016.07.13(21)申请号201610105306.2(22)申请日2016.02.26(71)申请人中国航空工业集团公司上海航空测控技术研究所地址201601上海市松江区泗泾镇三祥路188号(72)发明人单添敏郑国王景霖何召华林泽力曹亮马振国(74)专利代理机构上海和跃知识产权代理事务所(普通合伙)31239代理人杨慧(51)Int.Cl.G01M13/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种用于评估齿轮箱各部件健康状态的方法(57)摘要本发明公开了一种用于评估齿轮箱各部件健康状态的方法，包含以下步骤：针对齿轮箱的某一部件，选取与该部件相关的正常状态下的特征参数样本数据X，利用特征参数样本数据求得均值μj、标准差σj、协方差矩阵R、归一化函数参数a；针对实时监测得到的特征参数实测数据Y，利用均值μj、标准差σj将特征参数实测数据Y标准化，利用协方差矩阵R计算标准化后的特征参数实测数据Y′的马氏距离D，利用归一化函数参数a通过归一化函数将马氏距离D映射为健康度值HI。本发明能够在齿轮箱运行过程中得到齿轮箱各部件性能与健康退化的状态指标，从而判断齿轮箱各部件的健康状态。CN105758633ACN105758633A权利要求书1/1页1.一种用于评估齿轮箱各部件健康状态的方法，包含以下步骤：步骤1：针对齿轮箱的某一部件，选取与该部件相关的正常状态下的特征参数样本数据X，将特征参数样本数据X标准化，得到均值μj、标准差σj以及标准化后的特征参数样本数据X′，计算标准化后的特征参数样本数据X′的协方差矩阵R；步骤2：根据得到的协方差矩阵R，计算标准化后的特征参数样本数据X′的马氏距离D0；步骤3：计算马氏距离D0的均值μD和标准差σD，根据k倍σ原则确定马氏距离的阈值TD；步骤4：设定阈值所对应的健康度值为0.5，计算确定归一化函数参数a的取值；步骤5：针对实时监测得到的特征参数实测数据Y，利用所述均值μj、标准差σj将特征参数实测数据Y标准化，得到标准化后的特征参数实测数据Y′，利用所述协方差矩阵R计算标准化后的特征参数实测数据Y′的马氏距离D，利用所述归一化函数参数a通过归一化函数将马氏距离D映射为健康度值HI。2.根据权利要求1所述的一种用于评估齿轮箱各部件健康状态的方法，其特征在于所述步骤一中数据标准化的方法如下：步骤1.1、计算特征参数样本数据X中各列的均值μj和标准差σj：其中n为样本量，xij代表特征参数样本数据中第j列第i行数据；步骤1.2、根据均值μj和标准差σj将特征参数样本数据标准化：得到标准化后的正常状态下的特征参数样本数据X′。3.根据权利要求1所述的一种用于评估齿轮箱各部件健康状态的方法，其特征在于所述步骤一中协方差矩阵R的计算公式为：R(i,j)＝cov(X′i,X′j)，其中X′i和X′j分别为标准化后的正常状态下的特征参数样本数据X′的第i列和第j列。4.根据权利要求1所述的一种用于评估齿轮箱各部件健康状态的方法，其特征在于所述步骤二中马氏距离D0的计算公式为：5.根据权利要求1所述的一种用于评估齿轮箱各部件健康状态的方法，其特征在于所述步骤三中均值μD的计算公式为：标准差σD的计算公式为：6.根据权利要求1所述的一种用于评估齿轮箱各部件健康状态的方法，其特征在于所述步骤三中阈值TD的计算公式为TD＝μD+3σD。7.根据权利要求1所述的一种用于评估齿轮箱各部件健康状态的方法，其特征在于所述步骤四中归一化函数参数a的计算公式为：8.根据权利要求1所述的一种用于评估齿轮箱各部件健康状态的方法，其特征在于所述步骤五中归一化函数的公式为：2CN105758633A说明书1/3页一种用于评估齿轮箱各部件健康状态的方法技术领域[0001]本发明属于健康评估领域，具体涉及一种应用于齿轮箱部件健康评估的方法。背景技术[0002]齿轮箱是飞机、车等关键传动部件，结构复杂，长期处于高速、交变重载的恶劣环境下，又由于其无冗余设计，容易产生故障和损坏，其健康状况直接关系到飞机、车的安全运行和驾驶人员的生命安全。因此，为了提高飞机、车运行安全性以及防止事故发生就必须对齿轮箱进行健康状态的评估。[0003]通常，齿轮箱各部件的大部分故障并不是突然发生，而是在使用过程中经历逐步的退化过程，直至失效或被计划更换。如果能够在齿轮箱运行过程中监测或测量到能够指示齿轮箱各部件性能与健康退化的状态指标，就可以有针对性地组织维修，防止事故的发生。本发明采用基于马氏距离的多参数融合方法对各部件相关的特征参数进行融合，并利用3σ的方法计算得到正常状态下各部件马氏距离的阈值，根据阈值确定归