航天器运动部件振动特性与故障诊断方法研究

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航天器结构复杂,运行环境恶劣。由运动部件故障导致的卫星功能失效是当前国内外气象卫星十分突出的问题。因此,掌握其振动特性,对运动部件可能存在的隐患实施有效检测和故障诊断,对于早期发现故障,避免航天事故,延长航天器使用寿命,提高航天器的可靠性具有重要意义。本文结合实际科研课题开展了以下主要工作:运用经验模态分解(EMD)方法,对航天器运动部件中的电机、齿轮箱和波纹管振动信号进行分析处理,提取了失步故障特征。利用Pro/E软件和有限元软件ABAQUS对航天器螺旋副运动部件的失步故障、裂纹故障以及两种故障并存进行机理仿真分析,得到了螺旋副的故障动力学特性。建立了航天器运动部件转子裂纹和碰摩故障模型,基于多模型估计原理和卡尔曼滤波器,建立了转子故障模型估计器,实现了对转子故障的准确诊断,并实验验证了多模型估计方法在故障早期预示方面具有较强的优势。
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