本文關(guān)鍵詞：基于小波與多核支持向量機(jī)的無人機(jī)傳感器故障診斷系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南京航空航天大學(xué)》 2014年

基于小波與多核支持向量機(jī)的無人機(jī)傳感器故障診斷系統(tǒng)研究

葉慧  

【摘要】：無人機(jī)中各種傳感器是測(cè)量飛機(jī)姿態(tài)信息的重要部件，其工作狀態(tài)直接影響到飛機(jī)運(yùn)行的安全。借助于故障診斷技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的早期發(fā)現(xiàn)，有利于避免惡性事故的發(fā)生，提高飛行器的運(yùn)行安全可靠性。但是無人機(jī)傳感器的故障診斷是一個(gè)典型的小樣本學(xué)習(xí)問題，傳感器發(fā)生故障具有一定的突然性，一般難以復(fù)現(xiàn)，因此可用的故障樣本量往往有限，所以本論文對(duì)小樣本的故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行了研究。針對(duì)小樣本問題，研究了一種基于小波與多核支持向量機(jī)的傳感器故障診斷系統(tǒng)。本文的主要工作如下： 首先，對(duì)無人機(jī)速率陀螺常出現(xiàn)的故障，進(jìn)行了詳細(xì)的了解、分類，總結(jié)出了常見的故障類型。同時(shí)，對(duì)目前常用的故障診斷的方法進(jìn)行了研究，得出傳統(tǒng)故障診斷方法在解決有限樣本時(shí)會(huì)出現(xiàn)過學(xué)習(xí)、局部最優(yōu)解等缺陷。 其次，分析信號(hào)的能量分布，利用小波包技術(shù)提取信號(hào)的能量特征。當(dāng)傳感器發(fā)生故障時(shí)，不同頻段內(nèi)信號(hào)的能量分布發(fā)生很大變化，，采用小波包分解技術(shù)能有效地提取信號(hào)在不同頻率段內(nèi)的能量特征，以此訓(xùn)練支持向量機(jī)分類器，進(jìn)行故障診斷并識(shí)別故障類型。 再次，故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括單核支持向量機(jī)和多核支持向量機(jī)。首先在支持向量機(jī)訓(xùn)練過程中，參數(shù)決定了最優(yōu)分類面的位置，不合理的參數(shù)會(huì)造成診斷過程出現(xiàn)較大的誤差，精度較低。本文采用交叉驗(yàn)證法對(duì)支持向量機(jī)中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，尋找最佳參數(shù)，得到合理的支持向量機(jī)模型。其次本文根據(jù)單核支持向量機(jī)對(duì)復(fù)雜樣本數(shù)據(jù)的解釋性不足的缺點(diǎn)提出了多核學(xué)習(xí)方法(MKL)，將多個(gè)單核線性組合代替單一的核。在多核函數(shù)的設(shè)計(jì)中，為了使多核函數(shù)能夠適應(yīng)實(shí)際樣本數(shù)據(jù)，采用基于實(shí)數(shù)編碼的遺傳算法尋優(yōu)線性組合的權(quán)重系數(shù)。 最后，在Matlab/Simulink仿真環(huán)境中，對(duì)某型無人機(jī)速率陀螺的卡死、沖擊、偏差、乘性4種故障進(jìn)行故障診斷研究，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的合理性與正確性。 仿真結(jié)果表明：本文設(shè)計(jì)基于小波包與多核支持向量機(jī)故障診斷系統(tǒng)能有效地提取出信號(hào)的能量特征并識(shí)別出故障，與單核支持向量機(jī)相比診斷精度提高了10%左右，體現(xiàn)了多核支持向量機(jī)的優(yōu)越性。同時(shí)證明了支持向量機(jī)能夠有效地解決小樣本問題。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：V279;TP277
【目錄】：

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9 萬家強(qiáng);支持向量機(jī)在質(zhì)量管理中的應(yīng)用研究[D];重慶理工大學(xué);2010年

10 李響;基于半監(jiān)督支持向量機(jī)的網(wǎng)絡(luò)流量分類機(jī)制的研究與實(shí)現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：基于小波與多核支持向量機(jī)的無人機(jī)傳感器故障診斷系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：217049