[發明專利]一種環境激勵下發電機組軸系扭振模態參數的辨識方法

有效

• 申請號: 201410737751.1
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104392140A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 焦邵華;白淑華;李元盛;常富杰;鄭巍;梁新艷;張濤;劉全
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

1.一種環境激勵下發電機組軸系扭振模態參數的辨識方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)在發電機組機頭或機尾安裝轉速傳感器，通過對采集的轉速脈沖信號進行解調，獲取機組的轉速差信號dω；

(2)對獲得的機組轉速差信號dω，通過濾波環節提取各階模態信號dω_i，其中i＝1,2,…m,m為機組的扭振模態階數；

(3)針對上述獲得的各階模態信號dω_i，對滿足初值條件的響應序列進行移位累加，獲取各階模態信號對應的自由響應序列RD_i；

(4)基于上述自由響應序列RD_i，通過建立特征矩陣數學模型，并結合該模型與發電機組軸系扭振系統方程間關系，獲得發電機組的各階模態參數，包括頻率和阻尼比。

(5)依次滑動數據窗截取模態信號，重復步驟(3)-(4)，獲取發電機組軸系扭振模態的實時阻尼曲線。

2.根據權利要求1所述的一種環境激勵下發電機組軸系扭振模態參數的辨識方法，其特征在于：所述的通過濾波環節提取各階模態信號dω_i，其中的濾波環節采用低通、高通、帶通和帶阻級聯組合方式，在抑制寬頻噪聲及干擾信號的基礎上，既要保證待分析模態頻率具有良好的通過性，又要保證其余模態頻率具有良好的阻止性。

3.根據權利要求1所述的一種環境激勵下發電機組軸系扭振模態參數的辨識方法，其特征在于：各階模態信號對應的自由響應序列RD_i的獲取具體包括：

①獲取滿足初值條件的觸發點：將步驟(2)獲取的各階模態信號dω_i作為輸入信號，通過選取合適的初值條件T，當dω_i(t)滿足初值條件T時，記錄所有滿足該條件的采樣時刻t_k，k＝1-N，共獲得N個滿足該條件的采樣點；關于初值條件T的選擇，可以選自以下幾種方式中的一種：

a)水平觸發：T={dωi(tk)=±Ai,-∞<dω·i(tk)<∞}]]>

式中，A_i為水平觸發門檻值，實際使用中應結合信噪比加以選擇，取值范圍在Max/3～Max/2之間，Max是各階模態信號dω_i的最大值；

b)極值觸發：T={dω·i(tk)=0,a1i<dωi(tk)<a2i|a1ia2i>0}]]>

c)式中，a_1i、a_2i分別為極值觸發的上下門檻值，且滿足兩者同號，|a_1i|介于Max/10～Max/3之間，|a_2i|取值Max，Max是各階模態信號dω_i的最大值；

d)零觸發：

T={dωi(tk)=0,-∞<dω·i(tk)<0}]]>或T={dωi(tk)=0,-∞<dω·i(tk)<0}]]>

e)帶觸發：T={b1i<dωi(tk)<b2i,-∞<fω·i(tk)<∞|b1ib2i>0}]]>

式中，b_1i、b_2i分別為帶觸發的上下門檻值，且滿足兩者同號，|b_1i|介于Max/10～Max/3之間，|b_2i|取值Max，Max是各階模態信號dω_i的最大值；

f)同向觸發：

T={-∞<dωi(tk)<∞,dω·i(tk)>0}]]>或T={-∞<dωi(tk)<∞,dω·i(tk)<0}]]>

②獲取滿足初值條件的子樣本：對于步驟①中某初值條件T下記錄的所有t_k值，截取長度為L的子樣本序列Sample(k)＝{dω_i(t_k)，dω_i(t_k+Δt)，…，dω_i(t_k+(L-1)Δt)}，k可取{1，2，…，N}，Δt為采樣時間間隔；

③移位累加獲取自由響應序列RD_i：將步驟②獲得的所有滿足初值條件T的子樣本Sample(k)移位至同起點，進行如下加權求和

RDi=1NΣk=1Nγ(k)*Sample(k);]]>

式中，γ(k)為子樣本Sample(k)的加權系數。

其中，對于水平觸發、極值觸發及帶觸發方式，加權系數滿足

γ(k)＝sgn(dω(t_k))；

對于零觸發及同向觸發方式，加權系數滿足

γ(k)=sgn(dω·(tk)).]]>

4.根據權利要求1所述的一種環境激勵下發電機組軸系扭振模態參數的辨識方法，其特征在于：基于自由響應的模態參數計算過程具體包括：

①構造特征矩陣數學模型：基于步驟(3)獲取的自由響應序列RD_i＝{RD_i(1)，RD_i(2)，…，RD_i(L)}，構造如下兩個增廣矩陣X和

X=RDi(1)RDi(2)RDi(2)RDi(3)......RDi(L-2)RDi(L-1),]]>X~=RDi(2)RDi(3)RDi(3)RDi(4)......RDi(L-1)RDi(L)]]>

兩者之間滿足其中特征矩陣B為Hessenberg矩陣；

②特征值計算：對步驟①中經最小二乘法獲得的特征矩陣B進行特征值分解，記錄特征值λ；

③模態參數計算：模態信號dω_i對應的頻率f_i和阻尼比ζ_i分別為fi=|lnλ|2πΔt]]>

ζi=-real(lnλ)2πfi=-Δt×real(lnλ)|lnλ|.]]>