[发明专利]基于粒子群算法的大型高速回转装备误差分离优化方法

说明书

本发明提出了基于粒子群算法的大型高速回转装备误差分离优化方法，建立优化传感器安装角度优化目标函数；利用极大熵函数法对目标函数进行等价变换得到可微的优化目标函数；设定约束条件和搜索范围；利用粒子群算法对传感器S₂、S₃相对于S₁的安装角度α和β进行寻优；根据寻优结果对最优安装角度对应的叶子编号进行确定。本发明根据粒子群算法优化得到的叶片编号安装三个传感器，对叶尖间隙数据进行测量并进行误差分离，可有效避免误差分离过程中的谐波抑制现象，提高误差分离精度。

技术领域

本发明涉及基于粒子群算法的大型高速回转装备误差分离优化方法，属于大型高速回转装备误差分离优化技术领域。

背景技术

大型回转装备转静子间隙的装配均匀化是评价其装配质量的重要指标。以航空发动机为例，叶尖间隙分布不均匀，会导致转子振动、推力减小、可靠性差、工作效率低、油耗高、气动性能差。在严重情况下，还会引起压气机喘振、转子摩擦、叶片摩擦断裂和严重的发动机故障。当前大型回转装备转静子间隙的测量技术以及较为成熟，但对间隙的控制方法较为缺乏。事实上，间隙的大小受到多种因素的影响，包括大型高速回转装备静子内壁的圆度误差，转静子安装偏心以及大型高速回转装备转子的回转误差。对这些误差进行分离并以此为基础对大型高速回转装备的装配过程进行指导有利于改善其转静子间隙的均匀性。此前已经有了一种基于三传感器单转位法的多误差分离算法，该算法以在大型回转装备转子上以一定角度分布的三个传感器所测量得到的三组间隙数据为基础，可以依次分离出转子圆度误差，转静子安装偏心误差以及转子回转误差。其中三个传感器间的角度设置会对机匣内壁圆度误差分离精度产生影响。如果角度设置不合理，会造成分离出圆度误差产生失真，进而影响整个误差分离算法的精度。目前对于三个传感器在大型回转装备转子上的分布角度优化方法还缺乏研究。

发明内容

本发明提出基于粒子群算法的大型高速回转装备误差分离优化方法，其目的是为了解决现有方法容易造成分离出圆度误差产生失真，进而影响整个误差分离算法的精度的问题。

基于粒子群算法的大型高速回转装备误差分离优化方法，所述优化方法包括以下步骤：

步骤一、建立优化传感器安装角度优化目标函数；

步骤二、利用极大熵函数法对目标函数进行等价变换得到可微的优化目标函数；

步骤三、设定约束条件和搜索范围；

步骤四、利用粒子群算法对传感器S2、S3相对于S1的安装角度α和β进行寻优；

步骤五、根据寻优结果对最优安装角度对应的叶子编号进行确定。

进一步的，在步骤一中，具体的：

沿转子圆周按一定角度分布的三个传感器S₁,S₂,S₃分别对航空发动机装配体的叶尖间隙进行测量，采样点数为N，其中坐标系原点O为静子机匣理想轮廓的圆心以及三个传感器的测量中心；传感器的测量值由静子机匣径向尺寸变动量、转静子偏心量以及转子回转误差三项因素决定，转子轴心的位置矢量OP是由转静子偏心量OO'以及转子回转误差OO”矢量相加得到的，设O'(a'_x,a'_y)，|OO'|＝a'；O”(e_x(θ),e_y(θ))，|OO”|＝e(θ)；OO'，OO”与X轴的夹角分别为φ，设被测转子叶片总数为B，传感器S1安装在叶片0号上，传感器S2、S3分别安装在B'和B号叶片上，传感器S2、S3相对于传感器S1的安装角度是和V(θ)为机匣内表面轮廓半径方向的变动量，三组电容传感器在转子转位一圈的情况下分别得到三组叶尖间隙数据D₁(θ),D₂(θ),D₃(θ)：