[发明专利]一种面向弱非线性动态行为的转子系统轴承参数确定方法

说明书

本发明提供了一种面向弱非线性动态行为的转子系统轴承参数确定方法，即选择需要确定的参数及其范围；根据需要确定各参数大小间隔，对各参数区间进行离散；从各区间中选取参数值组，建立包含确定参数值的转子系统非线性动态模型；对步骤3非线性模型的非线性项进行泰勒展开获得线性近似动态模型；根据非线性和线性动态模型进行数值求解计算非线性度量值；根据遍历所有参数值计算得到非线性度集合，并选择集合中的最小值；根据得到的最小值评估系统动态行为非线性程度的强弱，进一步确定转子系统轴承值。本发明利用非线性度构建面向弱非线性动态行为的转子系统轴承参数确定方法，使得可以采用线性框架下的方法对转子系统进行状态识别与故障诊断。

技术领域

本发明涉及机械系统状态监测与故障诊断技术领域，具体而言，涉及一种面向弱非线性动态行为的转子系统轴承参数确定方法。

背景技术

轴承转子系统是航空发动机、燃气轮机和牵引电机等动力机械的核心部件，其运行稳定性直接关系到设备的安全可靠性。随着转子系统转速的提高和各种新材料和新结构的应用，转子系统展现出越来越多的非线性动态行为。对于弱非线性动态行为，可以采用线性近似的方法对转子系统动态行为进行近似，后采用已经成熟的线性监测和诊断方法体系来实现对转子系统的监测和诊断。如果转子系统具有强非线性动态行为，则不存在一个针对非线性现象的监测和诊断方法体系来实现对转子系统的监测和诊断。只能根据不同的非线性现象的特点来设计相应的非线性监测和诊断方法。这样就大大增加了对于具有强非线性动态行为的转子系统有效监测和准确诊断的难度。由于转子系统轴承参数的选择对于其动态行为非线性程度的强弱具有较大程度的影响，因此本发明提供一种面向弱非线性动态行为的转子系统轴承参数确定方法，用于确定转子系统轴承上合适的参数来使得转子系统动态行为为弱非线性的，能够采用线性方法体系实现其有效的监测和诊断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向弱非线性动态行为的转子系统轴承参数确定方法，用于确定转子系统合适的参数来使得转子系统动态行为为弱非线性的，能够采用线性方法体系实现其有效的监测和诊断。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种面向弱非线性动态行为的转子系统轴承参数确定方法，包括如下步骤：

步骤1，选择需要确定的参数及其范围；

步骤2，根据需要确定各参数大小间隔，对各参数区间进行离散；

步骤3，从各区间中选取参数值组，建立包含确定参数值的转子系统非线性动态模型；

步骤4，对步骤3非线性模型的非线性项进行泰勒展开获得线性近似动态模型；

步骤5，根据非线性和线性动态模型进行数值求解计算非线性度量值；

步骤6，根据遍历所有参数值计算得到非线性度集合，并选择集合中的最小值；

步骤7，根据得到的最小值评估系统动态行为非线性程度的强弱，进一步确定转子系统轴承参数值。

可选的，在步骤1中需要确定的参数包括轴承间隙和油膜黏度，并根据实际物理条件确定每个参数的可变化范围。

可选的，在步骤2中，根据各参数不同特性和实际可实现的物理条件确定参数的变化间隔，且对参数区间进行等距离离散。

可选的，在步骤3中，得到转子系统非线性动态模型中的要确定参数采用常数值代入。

可选的，在步骤4中，得到转子系统线性近似动态模型的方法为对原动态模型的非线性项采用在平衡点位置采用泰勒展开得到线性近似项代入得到。

可选的，在步骤5中，非线性度量值是在范数意义下分别对非线性动态模型和线性近似模型进行数值计算响应的差别进行量化而得到。