[發明專利]基于階比濾波器的旋轉設備轉速波動源提取方法

有效

• 申請號: 201710942856.4
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107782909B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 谷立臣;劉丹
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01P3/44
• 分類號: G01P3/44;H03H17/02;H03M1/12
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 田洲

1.基于階比濾波器的旋轉設備轉速波動源提取方法，其特征在于，包括：

步驟1：變轉速工況下，測得回轉部件的轉速方波信號，經數據采集卡A/D采樣后，利用測速算法求得其非平穩瞬時轉速序列s(n)；

步驟2：去除轉速變化趨勢項，獲得時間域非平穩轉速波動序列x(n)，對其進行階比分析，獲得角度域平穩轉速波動序列y(n)和轉速階比幅值譜；

步驟3：采用雙線性變換法設計多個階比濾波器H(Lz)；

步驟4：利用步驟3設計的多個階比濾波器同時對平穩轉速波動序列y(n)進行濾波，獲得各待分析階比分量角度域轉速波動序列y1(n)、y2(n)…；

步驟5：根據階比分析時間—角度轉換原理，對各待分析階比分量角度域轉速波動序列y1(n)、y2(n)…進行角度—時間轉換，實現時間域各待分析階比分量轉速波動序列x1(n)、x2(n)…的有效分離；

帶通階比濾波器設計過程中，雙線性變換法包括以下步驟：首先，根據轉速階比幅值譜確定帶通階比濾波器技術指標，包括中心階比L₀，上、下通帶截止階比為Ω_Lp1、Ω_Lp2，上、下阻帶截止階比為Ω_Ls1、Ω_Ls2，設定通帶最大衰減為α_Lp，阻帶最小衰減為α_Ls，并將這些數值對應設定為傳統帶通數字濾波器的技術指標，若傳統帶通數字濾波器的中心頻率為Ω₀，上、下通帶截止頻率為Ω_p1、Ω_p2，上、下阻帶截止頻率為Ω_s1、Ω_s2，通帶最大衰減和阻帶最小衰減分別為α_p和α_s，則Ω₀＝L₀，Ω_p1＝Ω_Lp1，Ω_p2＝Ω_Lp2，Ω_s1＝Ω_Ls1，Ω_s2＝Ω_Ls2，α_p＝α_Lp，α_s＝α_Ls；其次，利用式(1)由傳統帶通數字濾波器技術指標對應求得傳統帶通模擬濾波器的技術指標：

式中，T為采樣周期，單位為s，則求得傳統帶通模擬濾波器的中心頻率為ω₀，上、下通帶截止頻率為ω_p1、ω_p2，上、下阻帶截止頻率為ω_s1、ω_s2，通帶最大衰減α_p和阻帶最小衰減α_s不變；然后，選擇巴特沃斯模擬低通濾波器為原型濾波器，利用式(2)將傳統帶通模擬濾波器的技術指標轉換為巴特沃斯模擬低通濾波器歸一化技術指標：

式中，為巴特沃斯模擬低通濾波器的歸一化頻率變量；ω_B為帶通濾波器頻率變量；

此時，取ω_B＝ω_s1，求得巴特沃斯模擬低通濾波器歸一化阻帶截止頻率為：

利用式(4)求得其階次n為：

根據階次n，通過查表獲得n階巴特沃斯模擬低通濾波器的歸一化系統函數采用式(5)將其轉換為傳統帶通模擬濾波器系統函數H(S_B)：

最后，利用式(6)求取H(S_B)的Z變換式H(Z)：

H(Z)即為所求帶通階比濾波器的系統函數H(Lz)。

2.根據權利要求1所述的基于階比濾波器的旋轉設備轉速波動源提取方法，其特征在于，所述階比濾波器屬于帶通數字濾波器。

3.根據權利要求1所述的基于階比濾波器的旋轉設備轉速波動源提取方法，其特征在于，所述階比濾波器用于角度域中。