半球諧振陀螺儀壽命預(yù)測方法研究.pdf

1、半球諧振陀螺儀是一種新型振動(dòng)陀螺儀,它具有可靠性高、壽命長、抗沖擊和精度高等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用到飛船、衛(wèi)星的穩(wěn)定控制、精度指向、航天器導(dǎo)航與行星探索等領(lǐng)域。由于半球諧振陀螺儀的高可靠性、長壽命、高成本和小子樣的特點(diǎn),對其進(jìn)行全生命周期測試來獲取壽命是不現(xiàn)實(shí)的。在投入應(yīng)用之前,研究評估半球諧振陀螺儀的壽命具有重要意義。為了預(yù)測8個(gè)型號不同的半球諧振陀螺儀的壽命,本文主要做了以下幾個(gè)方面的工作:
　　第一,分別采用小波分析與包絡(luò)小波

2、組合分析兩種處理方式對半球諧振陀螺儀原始漂移數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理,獲得規(guī)律性更強(qiáng)的低噪數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明,兩種方式均能有效降低噪音數(shù)據(jù),但包絡(luò)小波組合分析的結(jié)果具有更高精度和更完整的規(guī)律。
　　第二,研究了當(dāng)今應(yīng)用廣泛的灰色模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)以及它們的優(yōu)化模型。分別從局部數(shù)據(jù)與全局?jǐn)?shù)據(jù)角度對它們進(jìn)行長期預(yù)測性能驗(yàn)證,結(jié)果顯示基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與支持向量機(jī)的方法對長時(shí)間響應(yīng)較弱,不適合用于長期預(yù)測,而基于灰色理論的方法則適合。因此

3、應(yīng)用GM(1,1)及其殘差修正模型對8個(gè)半球諧振陀螺儀的漂移數(shù)據(jù)進(jìn)行多周期預(yù)測,結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)分析方法評估出失效階段,最終得到8個(gè)半球諧振陀螺儀的壽命均在7年以上。
　　第三,結(jié)合粒子群優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量回歸突出的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力和灰色模型有效的長期預(yù)測能力,提出了一種自回歸灰色模型:ARGM(1,1)(Autoregressive GM(1,1)),并利用殘差進(jìn)行修正得到最后的殘差修正ARGM(1,1)模型。同樣從局部數(shù)

4、據(jù)與全局?jǐn)?shù)據(jù)角度對該模型進(jìn)行長期預(yù)測性能驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,殘差修正 ARGM(1,1)模型具有良好的自適應(yīng)能力與長期預(yù)測能力,且與殘差修正GM(1,1)模型相比,具有更高的預(yù)測精度和更好的時(shí)間響應(yīng)能力。
　　第四,利用殘差修正 ARGM(1,1)模型分別對小波、包絡(luò)小波組合分析后的漂移數(shù)據(jù)進(jìn)行多周期預(yù)測,并結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)分析方法,預(yù)測出8個(gè)半球諧振陀螺儀的壽命:采用單一小波分析數(shù)據(jù)得到的預(yù)測壽命均在13年以上,采用包絡(luò)小波組合分析