[發明專利]一種磁軸承位移傳感器的故障診斷方法

在審

• 申請號: 201910344339.6
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN111220061A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 何家寶;李建國
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種磁軸承位移傳感器的故障診斷方法，該方法以兩個傳感器輸出信號的差值為參考信號對控制器的輸出信號進行濾波，得到控制器輸出信號與兩個傳感器輸出差值信號之間的相關系數，從而根據相關系數的極性準確判斷出現故障的傳感器。與現有技術相比，本發明方法可有效地識別出故障傳感器，為提高主動磁懸浮軸承位移檢測系統的可靠性提供一種新的實現方法。

技術領域

本發明涉及故障識別與診斷領域，尤其是涉及一種磁軸承位移傳感器的故障診斷方法。

背景技術

線性系統的故障診斷已經有很多成熟的方法，從過去簡單的檢測濾波器、廣義似然比、極大似然比發展到現在的基于觀測器/濾波器方法、系統辨識、參數估計方法和一致空間法，但是研究的對象主要是線性定常系統模型，而實際應用中的許多系統都是非線性的。

實際生產對象本身的非線性或者外部非線性因素的影響使得基于線性系統故障診斷方法得不到好的效果。由于非線性系統建模不精確、系統參數時變、存在外擾和噪聲等，使得對這類系統的控制和分析都比較困難，對它的故障診斷也一直是難點。目前在故障診斷領域里，對線性系統的故障診斷已經研究的比較完善，而非線性系統的診斷方面還存在很多問題，如檢測的魯棒性和敏感性問題，檢測的快速性問題，漸變型故障的檢測問題，另外設計的非線性診斷算法通常局限于某一類對象，算法推廣性也差。

磁懸浮軸承系統是生產中常用到的軸承系統，磁懸浮軸承系統通常采用差動式位移傳感器以提高位移檢測的性能，差動式位移傳感器在每個自由度上安裝有兩個位移傳感器同時檢測轉子的位移。磁軸承位移傳感器的探頭被安裝在轉子附近，經常受到轉子運行時帶來的振動和高速氣流的影響，最容易損壞，然而目前尚未有一種在傳感器發生故障時可應用的有效的故障診斷方法。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種磁軸承位移傳感器的故障診斷方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種磁軸承位移傳感器的故障診斷方法，包括下列步驟：

(一)、獲取磁懸浮軸承單自由度系統中兩個差動式位移傳感器的輸出信號。

(二)、獲取兩個差動式位移傳感器的輸出信號的差值，并根據磁懸浮軸承單自由度系統結構判斷差動式位移傳感器輸出信號與故障信號及干擾力的關系。

磁懸浮軸承單自由度系統結構中，控制器的輸出電壓u_c與傳感器干擾信號u_cs及轉子干擾力信號u_cf之間的關系式為：

u_c＝u_cs+u_cf

式中，C(s)為控制器，G(s)為轉子模型，K_s1和K_s2分別為傳感器1和傳感器2的增益，f為轉子干擾力，d₁、d₂分別為傳感器1和傳感器2上的故障信號。

(三)、根據步驟(二)獲取的兩個差動式位移傳感器的輸出信號的差值判斷是否有傳感器是否發生故障。

根據兩個傳感器的差值信號判斷是否有傳感器是否發生故障的具體內容為：

若兩個傳感器的差值信號V_d滿足關系下式：

|V_d|≤V_tol

則認為兩個傳感器都沒有發生故障，否則判定存在傳感器出現故障。

(四)、若判斷存在傳感器發生故障，獲取控制器的輸出信號與傳感器故障信號的比例系數，對發生故障的傳感器進行識別。具體內容為：