固體火箭發(fā)動機振動畸變信號的時間序列修正方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種固體火箭發(fā)動機振動畸變信號的時間序列修正方法，基于時間序列中的自回歸模型，通過極大似然估計的方法得到自回歸模型的系數(shù)，進(jìn)而得到突變點處的振動數(shù)據(jù)點值，且可以處理在一段較長時間段上出現(xiàn)的多次斷點值。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)條件下的理論依據(jù)薄弱，誤差較大，使用不靈活等諸多問題，具有操作簡便，理論性強，符合實際的數(shù)據(jù)特性等優(yōu)點，可用于多種型號發(fā)動機振動信號斷點修復(fù)，效果較好，滿足了發(fā)動機地面試驗需求。
【專利說明】固體火箭發(fā)動機振動畸變信號的時間序列修正方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于固體火箭發(fā)動機試驗測控【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及一種可以對固體火箭發(fā) 動機試驗中的畸變振動信號分析與修正方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于固體火箭發(fā)動機在試驗過程中易受到?jīng)_擊、溫度、結(jié)構(gòu)變形等因素影響，試驗 測得的振動信號具有非線性非平穩(wěn)特征，工程實際應(yīng)用中，常把振動信號看作是平穩(wěn)隨機 信號。振動是反映發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)之一。振動信號采集過程中，容易受到傳感器、安 裝、50Hz工頻干擾、放大器和采集系統(tǒng)干擾等因素影響，導(dǎo)致振動信號畸變，例如信號突跳、 零線漂移、趨勢等畸變情況。因此，在數(shù)據(jù)分析和處理時，要剔除無效信號，對畸變數(shù)據(jù)進(jìn)行 修正。
[0003] 在發(fā)動機地面試驗中，振動信號有時出現(xiàn)明顯的突跳異常情況，如圖1所示，現(xiàn)有 的修復(fù)是采取替代方法，用前一段的數(shù)據(jù)值替代下一段的值，即Xi = Xi+h，其中，h為步長，Xi 為第i段的振動信號值，Xi+h為第i+h段的振動信號值。此方法僅僅用過去某段正常數(shù)據(jù)對 斷點處的信號值簡單置換，誤差較大。因此，本文基于上述描述的斷點問題，應(yīng)用時間序列 分析的方法進(jìn)行修復(fù)分析。
[0004]時間序列是變量按時間間隔的順序而形成的隨機變量序列，近年來，時間序列 分析的應(yīng)用已經(jīng)滲入到交通運輸、智能控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬、生物、醫(yī)學(xué)、水文、氣象、經(jīng)濟 學(xué)、空間科學(xué)等自然科學(xué)與社會領(lǐng)域之中，正發(fā)揮著無可比擬的重大作用。時間序列分析 早期研究分為頻域（Frequency Domain)分析方法和時域（Time Domian)分析方法。但 是頻域分析方法過程一般較為復(fù)雜，不利于直觀解釋，有較大的局限性，所以一般用時域 分析方法，時域分析方法是分析時間序列的樣本自相關(guān)函數(shù)，并建立參數(shù)模型，進(jìn)而描述 序列的動態(tài)相依關(guān)系。時域分析方法最早可見1927年英國統(tǒng)計學(xué)家Yule提出自回歸 (Autoregressive)模型。隨后，英國數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家Walker在分析印度大氣規(guī)律時引入 了移動平均（Moving Average)模型和自回歸移動平均（Autoregressive Moving Average) 模型。這些模型奠定了時間序列分析時域分析方法的基礎(chǔ)。在實際應(yīng)用中，線性正態(tài)假定 下的參數(shù)模型得到充分解決，非線性時間序列分析也得到充分發(fā)展，Tong利用分段線性化 構(gòu)造模型的思想提出了門限自回歸模型，開創(chuàng)了非線性時間序列分析的先河。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 現(xiàn)有的斷點修復(fù)雖然可以滿足固體火箭發(fā)動機試驗使用要求，但存在原理過于簡 單，方法不夠合理，誤差性較大等諸多缺點。本發(fā)明提出了一種基于時間序列分析的振動 數(shù)據(jù)斷點修復(fù)方法，使用該方法處理振動數(shù)據(jù)，可以有效的修復(fù)突跳點，具有一定的理論依 據(jù)，并且保證誤差在一定范圍內(nèi)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] 所述一種固體火箭發(fā)動機振動畸變信號的時間序列修正方法，其特征在于：包括 以下步驟：
[0008] 步驟1 :采集固體火箭發(fā)動機試驗時所產(chǎn)生的振動信號，振動信號符合自回歸模 型；排除振動信號中由于發(fā)動機自身動作引起的突變特征后，若存右

【權(quán)利要求】
1. 一種固體火箭發(fā)動機振動畸變信號的時間序列修正方法，其特征在于：包括以下步 驟： 步驟1 :采集固體火箭發(fā)動機試驗時所產(chǎn)生的振動信號，振動信號符合自回歸模型；排 除振動信號中由于發(fā)動機自身動作引起的突變特征后，若存在i25,則判定Xt為突跳 點，其中xt，xt_i分別為振動信號中t和t-Ι時刻的振動信號有效點值； 步驟2 :對振動信號中的突跳點進(jìn)行修復(fù)： 取修復(fù)后突跳點處的值為Xt =α義_1+a2Xt_2+···apXt_p+εt，其中Xt_1;Xt_2，…，Xt_p為步 驟I采集到的振動信號在t-1，t-2,…，t-p時刻的點值，p為階數(shù)，αρa2，…ap為自回歸 系數(shù)，隨機干擾{εt}為白噪聲序列，εt之間互相獨立；αα2，…αp采用極大似然估計 方法得到。
【文檔編號】G06F19/00GK104239698SQ201410441024
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】衛(wèi)瑩, 劉暢, 李蔚, 王忠頤, 賀曉芳, 夏虹, 蘇靜, 南林, 陳濤 申請人:中國航天科技集團公司第四研究院四〇一所