[發明專利]基于積分器的磁浮列車單鐵懸浮加速度傳感器診斷方法

有效

• 申請號: 201810361867.8
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108445258B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 徐杰;劉振濤;賈利民;陳賽;孫春偉;何亞翠
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 11255 北京市商泰律師事務所
• 代理人: 黃曉軍

1.一種基于積分器的磁浮列車單鐵懸浮加速度傳感器診斷方法，其特征在于，包括：

獲取磁浮列車單鐵懸浮系統中加速度傳感器采集的間隙數據信號z和加速度信號a，所述間隙數據信號z表示懸浮電磁鐵與下軌面的垂向的實際間隙距離z，所述加速度信號a表示懸浮電磁鐵的垂向加速度；

對所述加速度信號a進行二次積分獲得位移距離s，根據所述位移距離s和磁浮列車靜止落于軌道時懸浮電磁鐵與下軌面的垂向的初始間隙距離z₀計算出懸浮電磁鐵與下軌面的垂向的推算間隙距離l：

計算出所述實際間隙距離z與所述推算間隙距離l之間的差值△l，采集多個時刻的差值△l組成傳感器差值信號序列x(t)，根據傳感器差值信號序列x(t)和設定的對比閾值對磁浮列車單鐵懸浮加速度傳感器進行故障診斷；

所述的對所述加速度信號a進行二次積分獲得位移距離s，根據所述位移距離s和磁浮列車靜止落于軌道時懸浮電磁鐵與下軌面的垂向的初始間隙距離z₀計算出懸浮電磁鐵與下軌面的垂向的推算間隙距離l，包括：

獲取磁浮列車靜止落于軌道時懸浮電磁鐵與下軌面的垂向的初始間隙距離z₀，對所述加速度信號a進行二次積分獲得懸浮電磁鐵相對軌面垂直方向的位移距離s：

s＝∫∫a(t)dt

根據所述位移距離s和磁浮列車靜止落于軌道時懸浮電磁鐵與下軌面的垂向的初始間隙距離z₀計算出懸浮電磁鐵與下軌面的垂向的推算間隙距離l：

l＝z₀-s；

所述的方法還包括：

單鐵懸浮系統以間隙數據信號z、垂向速度信號v、電磁鐵線圈電流信號i相對于穩態的差值作為反饋信息實現閉環控制，所垂向速度信號v由加速度信號a積分后得到；

所述的計算出所述實際間隙距離z與所述推算間隙距離l之間的差值△l，采集多個時刻的差值△l組成傳感器差值信號序列x(t)，根據傳感器差值信號序列x(t)和設定的對比閾值對磁浮列車單鐵懸浮加速度傳感器進行故障診斷，包括：

采集懸浮電磁鐵正常運行狀態下加速傳感器在多個時刻的間隙數據信號z和加速度信號a，將得到的多個時刻的差值△l組成傳感器差值信號序列x₀(t)，根據所述傳感器差值信號序列x₀(t)計算出表示懸浮電池鐵正常工作的傳感器差值信號平均值μ₀和正常工作的傳感器差值信號方差σ₀²；

式中，T表示信號積分時間；

所述傳感器差值信號方差σ₀²服從正態分布，得到x在w₁狀態中的概率密度：

式中，p(x|w₁)中w₁表示正常狀態；

根據所述懸浮電池鐵正常工作的傳感器差值信號平均值μ₀、正常工作的傳感器差值信號方差σ₀²和設定的對比閾值，采用貝葉斯決策理論算法計算出所述磁浮列車單鐵懸浮加速度傳感器發生故障的概率。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根據所述懸浮電池鐵正常工作的傳感器差值信號平均值μ₀、正常工作的傳感器差值信號方差σ₀²和設定的對比閾值，采用貝葉斯決策理論算法計算出所述磁浮列車單鐵懸浮加速度傳感器發生故障的概率，包括：

設加速度傳感器的加速度積分信號與實際位移信號的差值服從正態分布：

式中，μ表示待檢測差值信號的均值，x(t)表示懸浮電磁鐵實時運行狀態中加速度傳感器的待檢差值信號序列；

將方差代入p(x|w₁)獲得x(t)屬于正常差值信號的概率密度；

根據方差計算出信號x(t)在待檢測差值信號中出現的概率密度：

p(x|w₂)表示故障狀態w₂信號x(t)的概率密度，根據貝葉斯決策理論算法由以下公式推理得出p(x|w₂)：

P(w₂)＝1-P(w₁)

P(w₁)表示無故障先驗概率；

選擇決策函數取：

式中稱為似然比閾值，代入得：

式中P為無故障先驗概率。