[發(fā)明專利]針對(duì)高速列車牽引電機(jī)非線性系統(tǒng)傳感器的故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710631789.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN107329083B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張柯;田陽;姜斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/34
• 分類號(hào): G01R31/34;G01D18/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

1.一種針對(duì)高速列車牽引電機(jī)非線性系統(tǒng)傳感器的故障診斷方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1，建立牽引電機(jī)狀態(tài)方程和輸出方程,并將狀態(tài)向量和故障向量擴(kuò)充為一個(gè)增廣向量,得到增廣系統(tǒng)狀態(tài)空間描述方程；

步驟2，針對(duì)所建立的增廣系統(tǒng)狀態(tài)空間描述方程，設(shè)計(jì)在未知輸入觀測(cè)器基礎(chǔ)上的區(qū)間觀測(cè)器，構(gòu)造增廣系統(tǒng)誤差動(dòng)態(tài)方程；

步驟3，根據(jù)增廣系統(tǒng)狀態(tài)空間描述方程，得到基于未知輸入觀測(cè)器和區(qū)間觀測(cè)器的高速列車牽引電機(jī)故障診斷觀測(cè)器增益矩陣；

步驟4，對(duì)增廣系統(tǒng)進(jìn)行等價(jià)線性變換，使得系統(tǒng)誤差分布矩陣滿足Metzler矩陣，根據(jù)所設(shè)計(jì)的觀測(cè)器得到狀態(tài)估計(jì)值以完成在線故障診斷和故障估計(jì)。

2.如權(quán)利要求1所述的針對(duì)高速列車牽引電機(jī)非線性系統(tǒng)傳感器的故障診斷方法，其特征在于：所述步驟1中，牽引電機(jī)狀態(tài)空間模型為：

其中，x(t)∈Rⁿ、u(t)∈R^p、d(t)∈R^m、y(t)∈R^q、f(t)∈R^r、f_a(x(t))∈Rⁿ分別為系統(tǒng)的狀態(tài)向量、輸入向量、外界擾動(dòng)向量、輸出向量、系統(tǒng)傳感器故障、系統(tǒng)非線性項(xiàng)，A、B、C分別為系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣、輸入矩陣、輸出矩陣，矩陣E_d為擾動(dòng)分布矩陣，矩陣E_f為故障分布矩陣；

x(t)＝[x₁ x₂ x₃ x₄ x₅]^T＝[i_qs i_ds λ_qr λ_dr ω_m]^T,

d(t)＝ΔT_L,

式中，R_s為定子電阻，R_r為轉(zhuǎn)子電阻，T_L為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，ΔT_L為外界擾動(dòng)向量，狀態(tài)變量x₁,x₂,x₃,x₄,x₅分別對(duì)應(yīng)i_qs,i_ds,λ_qr,λ_dr,ω_m，其中，i_qs、i_ds分別為q軸和d軸的定子電流，λ_qr、λ_dr分別為q軸和d軸的轉(zhuǎn)子磁通，ω_m為機(jī)械旋轉(zhuǎn)角速度，L_s、L_r分別為定子和轉(zhuǎn)子自感，L_m為定子和轉(zhuǎn)子之間的互感，n_p為電機(jī)極對(duì)數(shù)，d(t)是外界擾動(dòng)向量，ω_s是旋轉(zhuǎn)速度，J為電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

3.如權(quán)利要求2所述的針對(duì)高速列車牽引電機(jī)非線性系統(tǒng)傳感器的故障診斷方法，其特征在于：所述步驟1中，定義：增廣狀態(tài)向量增廣系統(tǒng)矩陣增廣輸入矩陣增廣輸出矩陣增廣干擾分布矩陣增廣故障分布矩陣系統(tǒng)狀態(tài)向量和故障向量擴(kuò)充為一個(gè)增廣向量：

其中，為故障的微分，I_r表示一個(gè)r×r維的單位陣；

結(jié)合進(jìn)一步地得到一種等價(jià)的增廣系統(tǒng)狀態(tài)空間描述方程：

其中，適維矩陣和是未知輸入故障診斷觀測(cè)器增益矩陣。