[发明专利]基于小波函数相关性的转速传感器故障诊断方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于小波函数相关性的转速传感器故障诊断方法及系统，属于工业传动的故障诊断领域，包括：将具有窄时窗特性的小波时间序列与转速传感器输出的转速信号时间序列在时域上作互相关函数计算，以反映转速在时域上的变化特点；在时域上平移小波时间序列，再与转速信号作互相关函数计算，循环直至平移的小波时间序列完全覆盖转速信号的时段，以得到互相关函数随时间变化的序列，即互相关函数数组；在互相关函数数组中的超过阈值的点附近，统计转速信号等于零的频率，并根据频率约为0.5的点的个数得到转速信号的突变次数；根据突变次数以及历史状态判断转速传感器的当前状态。本发明能够提高转速传感器故障诊断的通用性和抗干扰能力。

技术领域

本发明属于工业传动的故障诊断领域，更具体地，涉及一种基于小波函数相关性地转速传感器故障诊断方法及系统。

背景技术

工业传动领域，对电机转速的有效控制一般来说是建立在转速传感器高精度位置或转速检测的基础上的。在一些恶劣的工况中，例如震动剧烈、潮湿以及沙尘环境中，转速传感器容易发生断线或间歇性断线的故障，此时电机转速失控，容易引起传动系统解列、转轴故障等问题。因而，对转速传感器的状态及故障类型进行有效的判断可以有效及时地从系统层面上对传动系统整体运行状态进行把控，从而降低转速传感器损坏对系统的不利影响。同时，转速传感器故障诊断还可以降低系统的检修维护成本，实现故障点准确定位、智能预警的功能。并且在一些对持续运行有需求的传动场合，对转速传感器状态的实时诊断、预测能否在故障发生时立刻使变频器切换至无速度传感器驱动工况下，保证了系统的连续运行。综上所述，转速传感器的故障诊断在工业传动领域中具有实用价值。

现有专利提出的转速传感器故障诊断方法具有以下不足：1)适用性差：专利CN201310145574中提出了一种利用比较发动机转速信号与凸轮轴相位信号是否不同时为零的方法来判断发动机转速传感器是否存在故障，但是一般的工业传动系统中，只有一个能够表征转速或位置的信号，无法作比较；专利CN201811569982提出了一种利用以往时刻转速对现在时刻转速进行预测并与测得的现在时刻转速作对比以判断转速传感器状态的故障诊断算法，其应用场合为风机等，而对于一般的工业传动系统，现在时刻的转速与以往时刻的转速之间实际上没有太多的相似性，该方法同样不具备通用性；2)抗干扰能力弱，转速传感器得到的转速信号可能由于传输过程中的干扰作用而出现毛刺，现有方法对毛刺很敏感，容易将毛刺点误判成故障点。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于小波相关性的转速传感器故障诊断方法及系统，其目的在于，提高转速传感器故障诊断的通用性和抗干扰能力。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于小波函数相关性的转速传感器故障诊断方法，包括：

(1)在当前转速传感器故障诊断中，初始化m＝0、转速突变计数为DropNum＝0、最近一次检测到故障点的时刻与当前时刻之间的时间间隔为JudgeWaitingTimer＝0、检测到新的故障起点的标志为TimerPlusFlag＝False，以表示未检测到新的故障起点，并采集转速传感器输出的转速信号时间序列S；

(2)在m时刻，计算转速信号时间序列S上[m,m+N]区间内的子序列与预定义的小波时间序列W的互相关函数值CR[m]，用于衡量m时刻转速信号变化的剧烈程度；NT，N和T分别为小波时间序列W和转速信号时间序列S的长度；

(3)若CR[m]thre，且JudgeWaitingTimer＝0，说明转速发生了剧烈变化，并且当前时刻距离最近一次检测到故障起点的时刻之间的时间间隔已经超过了N，可以开始下一次故障的判断，则转入步骤(4)；否则，说明转速未发生剧烈变化，或者虽然检测到了故障起点，但是对于当前故障的判断还未完成，转入步骤(6)；thre为预设的阈值；

(4)设置标志TimerPlusFlag＝True，以表示检测到一个新的故障起点；