[發(fā)明專利]一種電動機在安裝狀態(tài)下的載荷識別方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2023-03-03
• 公開（公告）號: CN116164919A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 王秀剛;陳大偉;曹曉寧;戰(zhàn)申;黃超
• 申請（專利權）人: 中車青島四方機車車輛股份有限公司
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發(fā)明提供了一種電動機在安裝狀態(tài)下的載荷識別方法及系統(tǒng)，包括：針對帶有力傳感器的偏心電動機，對電動機工作信號進行分析識別得其工作轉速；以識別出的偏心電動機工作轉速為激勵，對待識別機電系統(tǒng)進行傳遞函數(shù)標定；采集電動機穩(wěn)定工作時待識別機電系統(tǒng)上吊掛附近的振動信號；對振動信號進行載荷識別，得到對電動機工作狀態(tài)的激勵力的幅值和位置坐標。本發(fā)明提能夠實現(xiàn)在安裝狀態(tài)下的載荷識別方法，本發(fā)明不需要已知質量、剛度、模態(tài)等信息的情況下，只需要簡單對其進行測量即可準確識別出其工作激振力。

技術領域

本發(fā)明屬于系統(tǒng)載荷識別技術領域，具體涉及一種電動機在安裝狀態(tài)下的載荷識別方法及系統(tǒng)。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

含有電動機的設備是機電系統(tǒng)中用途廣泛的設備之一，由于加工制造原因，電動機在工作中對系統(tǒng)產生周期性的激振力。在對整個機電系統(tǒng)進行力學計算分析時，需要準確知道該電動機對機電系統(tǒng)的激勵力大小和位置，才可以精確評估電動機的振動對整個機電系統(tǒng)性能的影響。對提高機電系統(tǒng)的響應預測精度和工作性能分析具有重要意義。

從激勵力測量方法的角度，載荷識別可以分為直接測量法和間接測量法。直接測量法由于需要在載荷傳遞路徑上直接串聯(lián)力傳感器，工程上不便于實施。間接測量法通過采集機電系統(tǒng)的其他響應信號，如加速度、位移、壓力，并通過事先的標定系數(shù)，對機電系統(tǒng)的載荷進行識別。

載荷識別是結構動力學的第二類反問題，是根據(jù)結構動態(tài)特性和實測動態(tài)響應估計結構受到的動態(tài)載荷。近年來，不少國內外學者對載荷識別的研究進展進行了總結分析，在頻域內，系統(tǒng)輸入激勵與輸出響應之間表現(xiàn)為線性關系。載荷識別只需要對系統(tǒng)特性矩陣作逆運算即可，容易實現(xiàn)。但是頻域法需要對測試信號進行傅里葉變換，要求信號樣本具有一定的長度，所以頻域法一般只適用于穩(wěn)態(tài)動載荷或隨機載荷。與頻域法相比，時域方法不需要對采集信號作傅里葉變換，識別精度不受信號采集方式的影響。此外，時域識別方法能夠處理瞬態(tài)沖擊載荷。且對于非線性系統(tǒng)，時域方法更有其優(yōu)勢。

如何在含有電動機設備的工作現(xiàn)場，不需要已知質量、剛度、模態(tài)等信息的情況下，只需要簡單對其進行測量即可準確識別出其工作激振力，對系統(tǒng)分析計算至關重要，同時也是本領域亟待解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種電動機能夠實現(xiàn)在安裝狀態(tài)下的載荷識別方法，本發(fā)明不需要已知質量、剛度、模態(tài)等信息的情況下，只需要簡單對其進行測量即可準確識別出其工作激振力。

根據(jù)一些實施例，本發(fā)明采用如下技術方案：

第一方面，公開了一種電動機在安裝狀態(tài)下的載荷識別方法，包括：

針對帶有力傳感器的偏心電動機，對電動機工作信號進行分析識別得其工作轉速；

以識別出的偏心電動機工作轉速為激勵，對待識別機電系統(tǒng)進行傳遞函數(shù)標定；

采集電動機穩(wěn)定工作時待識別機電系統(tǒng)上吊掛附近的振動信號；

對振動信號進行載荷識別，得到對電動機工作狀態(tài)的激勵力的幅值和位置坐標。

作為進一步的技術方案，對電動機工作信號進行分析求得其工作轉速，具體步驟為：

在含有電動機的設備和基礎連接處，放置振動傳感器，用于采集電動機工作時的加速度信號；

對加速度信號進行快速傅里葉分解，識別電動機工作轉速。

作為進一步的技術方案，對待識別系統(tǒng)進行傳遞函數(shù)標定，具體步驟為：

在電動機所在設備上規(guī)劃N個響應測試點，響應采集方向為垂向，且分散布置于吊掛設備的角點處，響應測試點同時也是激勵點；