[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

本發明提供了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。該方法包括：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，對加速度信號a進行二次積分獲得位移距離s，根據位移距離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：計算出實際間隙距離z與推算間隙距離l之間的差值Δl，采集多個時刻的差值Δl組成傳感器差值信號序列x(t)，根據x(t)和設定的對比閾值對加速度傳感器進行故障診斷。本發明通過以簡單可靠的積分器為手段，通過貝葉斯理論方法得到信號對比閾值，能夠較為準確地識別出磁浮列車單鐵懸浮加速度傳感器是否發生故障。

技術領域

本發明涉及列車故障診斷技術領域，尤其涉及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。

背景技術

磁浮列車作為新一代城市軌道交通運輸系統，具有安全性高，爬坡能力強，轉彎半徑小等一些突出的優點，其關鍵技術之一為穩定懸浮列車。現階段電磁懸浮型磁浮列車(Electromagnetic suspension，EMS)通過電磁鐵產生吸力吸引軌道，使得列車懸浮，由于磁力物理特性磁浮列車不是一個自穩定系統，懸浮系統需要采取反饋控制，反饋信息的獲得依靠于懸浮傳感器，因此懸浮傳感器的狀態對列車的懸浮有較大影響。懸浮系統采用間隙信號、垂向速度信號和電流信號相對于穩態的偏差值作為反饋信息。電流信號和間隙信號分別有電感器和間隙傳感器測得；速度信號則由加速度傳感器信號再通過積分器獲得。積分器是將信號進行積分運算的元件，在數學計算當中積分意為求某一函數曲線下面積的過程，在物理上積分是一種能夠完成積分運算的電路。由統計數據可得，間隙傳感器和電流傳感器可靠性高，且工程中采用冗余結構，因此認定其狀態穩定，基本無故障；而加速度傳感器相比下故障率較高，對其進行準確快速的故障診斷能夠有效的保證磁浮列車穩定懸浮。

現有技術的研究在短定子低速磁浮列車和長定子高速磁浮列車的單電磁鐵懸浮系統已經取得了一定成果，但主要集中在傳感器完全失效情況下單磁鐵懸浮系統的容錯控制和冗余設置上，通過不同傳感器的失效組合來得到不同類型的單電磁鐵懸浮故障，未能對傳感器本身實際故障進行考慮。

其中有對間隙傳感器的間隙信號微分得到速度信號作為基準來診斷加速度傳感器是否發生故障，但微分傳感器結構較于積分器更為復雜，易受雜波影響。

發明內容

本發明的實施例提供了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，以客服現有技術的缺點。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

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，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Δl，采集多個時刻的差值Δl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。

進一步地，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：