[发明专利]一种磁轴承位移传感器的故障诊断方法

说明书

本发明涉及一种磁轴承位移传感器的故障诊断方法，该方法以两个传感器输出信号的差值为参考信号对控制器的输出信号进行滤波，得到控制器输出信号与两个传感器输出差值信号之间的相关系数，从而根据相关系数的极性准确判断出现故障的传感器。与现有技术相比，本发明方法可有效地识别出故障传感器，为提高主动磁悬浮轴承位移检测系统的可靠性提供一种新的实现方法。

技术领域

本发明涉及故障识别与诊断领域，尤其是涉及一种磁轴承位移传感器的故障诊断方法。

背景技术

线性系统的故障诊断已经有很多成熟的方法，从过去简单的检测滤波器、广义似然比、极大似然比发展到现在的基于观测器/滤波器方法、系统辨识、参数估计方法和一致空间法，但是研究的对象主要是线性定常系统模型，而实际应用中的许多系统都是非线性的。

实际生产对象本身的非线性或者外部非线性因素的影响使得基于线性系统故障诊断方法得不到好的效果。由于非线性系统建模不精确、系统参数时变、存在外扰和噪声等，使得对这类系统的控制和分析都比较困难，对它的故障诊断也一直是难点。目前在故障诊断领域里，对线性系统的故障诊断已经研究的比较完善，而非线性系统的诊断方面还存在很多问题，如检测的鲁棒性和敏感性问题，检测的快速性问题，渐变型故障的检测问题，另外设计的非线性诊断算法通常局限于某一类对象，算法推广性也差。

磁悬浮轴承系统是生产中常用到的轴承系统，磁悬浮轴承系统通常采用差动式位移传感器以提高位移检测的性能，差动式位移传感器在每个自由度上安装有两个位移传感器同时检测转子的位移。磁轴承位移传感器的探头被安装在转子附近，经常受到转子运行时带来的振动和高速气流的影响，最容易损坏，然而目前尚未有一种在传感器发生故障时可应用的有效的故障诊断方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种磁轴承位移传感器的故障诊断方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种磁轴承位移传感器的故障诊断方法，包括下列步骤：

(一)、获取磁悬浮轴承单自由度系统中两个差动式位移传感器的输出信号。

(二)、获取两个差动式位移传感器的输出信号的差值，并根据磁悬浮轴承单自由度系统结构判断差动式位移传感器输出信号与故障信号及干扰力的关系。

磁悬浮轴承单自由度系统结构中，控制器的输出电压u_c与传感器干扰信号u_cs及转子干扰力信号u_cf之间的关系式为：

u_c＝u_cs+u_cf

式中，C(s)为控制器，G(s)为转子模型，K_s1和K_s2分别为传感器1和传感器2的增益，f为转子干扰力，d₁、d₂分别为传感器1和传感器2上的故障信号。

(三)、根据步骤(二)获取的两个差动式位移传感器的输出信号的差值判断是否有传感器是否发生故障。

根据两个传感器的差值信号判断是否有传感器是否发生故障的具体内容为：

若两个传感器的差值信号V_d满足关系下式：

|V_d|≤V_tol

则认为两个传感器都没有发生故障，否则判定存在传感器出现故障。

(四)、若判断存在传感器发生故障，获取控制器的输出信号与传感器故障信号的比例系数，对发生故障的传感器进行识别。具体内容为：