[发明专利]一种基于证据滤波的电推船电机转轴不平衡故障检测方法

说明书

本发明涉及一种基于证据滤波的电推船电机转轴不平衡故障检测方法，属于机电设备状态监测与故障诊断领域。从推进电机传动轴采集的振动数据进行预处理，利用连续的Sigmoid隶属度函数将处理后的振动数据转化成每时刻的报警证据；利用多阶证据滤波方法对每时刻报警证据进行融合，其中构建信度推理模型求解多阶证据滤波中的融合权重，并给出优化目标函数对推理模型中的参数进行优化。对于在线获取监测数据，预处理后转化为每时刻报警证据，利用优化后的多阶证据滤波方法得到全局报警证据，进行报警决策；本发明通过多阶证据滤波得到全局的报警证据，可以给出比单个时刻的报警证据更为准确的故障检测结果。

技术领域

本发明涉及一种基于证据滤波的中压电推船舶推进电机传动轴不平衡故障检测方法，属于机电设备状态监测与故障诊断领域。

背景技术

电力推进作为一种区别于传统推进的新型推进方式，目前在军用和工程类船舶中已经得到较为普遍的应用，其能否安全稳定的运行也越来越受到人们的关注。因此，准确及时地对可能发生的故障进行报警，为主动维修争取时间，这对保证推进系统以及船舶的安全运行至关重要。由于故障检测与报警是一种可以降低损失、增加经济效益的技术，所以它已经被广泛的应用在各个领域行业中。但是对于船舶电力推进系统的推进电机而言，它的机动性强，电机输出功率变化频繁，国内外对其故障检测技术的研究较少，所以对推进电机故障检测技术的研究具有十分重要的现实意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于证据滤波的中压电推船舶推进电机传动轴不平衡故障检测方法，对于每个时刻获得的振动数据，将其用Sigmoid隶属度阈值函数转换为相应的报警证据，通过多阶证据滤波对每一时刻报警证据进行融合，得到可靠的全局报警证据，利用全局的报警证据进行决策。由于全局报警证据包含了当前和历史时刻电机的运行振动信息，利用其做出的故障报警决策比任何单个时段振动信息给出的决策结果更为可靠和准确。

本发明包括以下各步骤：

(1)设定中压电推船舶推进电机传动轴不平衡故障报警器的辨识框架为Θ＝{NA,A}，其中NA表示设备处于正常运行状态，A表示设备处于不平衡故障的异常运行状态亦即报警状态。

(2)设x为安装在推进电机传动轴上的振动传感器所检测的振动加速度变量，令x(t)，t＝1,2,3,…,是x在t时刻的采样值，单位为m/s²，利用式(1)对x(t)进行预处理，得到处理后的变量y及其采样值为：

定义y_otp为最优阈值，记max(y)和min(y)分别是y的最大值和最小值，其中y_otp∈[min(y),max(y)]，采用直接门限法最小化误报率和漏报率的平方和求得最优阈值y_otp；利用Sigmoid隶属度函数构建正常状态NA、异常状态A的模糊隶属度函数μ_NA(y(t))、μ_A(y(t))，如式(2)-(3)所示：

其中a∈[0.1,100]是一个可调参数。

(3)将y(t)分别带入步骤(2)关于正常状态NA、异常状态A的模糊隶属度函数μ_NA(y(t))、μ_A(y(t))中，即可得到报警证据m_t(NA)、m_t(A)，分别如下(4)-(5)式所示：

m_t(NA)＝μ_NA(y(t))/(μ_A(y(t))+μ_NA(y(t))) (4)