The invention discloses an electric connector intermittent failure detection method based on adaptive sliding mode observer, including the establishment of mathematical model; mathematical model of sliding mode observer is designed based on sliding mode in item of sliding mode observer gain variable design adaptive law in order to avoid the fault of the upper bound of the unknown state estimation; the sliding mode observer gain constant for the range to the system can achieve and maintain in a finite time sliding mode; using the equivalent error of the reconstruction fault injection technology. The fault detection method only needs the fault itself to be bounded, it is not required for the first derivative of the fault, and can be effectively detected for the slow change, the sudden change and the intermittent fault. When the contact resistance of the electrical connector is intermittently abrupt mutated, it can be effectively detected, and the failure of the electrical connector can be judged by setting the threshold. The invention can effectively estimate the failure value according to the measured value of the process variables that have been affected by the fault, and reflect the original appearance of the fault, so as to achieve the purpose of intermittent failure detection.
【技术实现步骤摘要】
基于自适应滑模观测器的电连接器间歇性失效检测方法
本专利技术公开了一种基于自适应滑模观测器的电连接器间歇性失效检测方法,涉及到乘性间歇性故障的检测技术,属于故障检测
技术介绍
连接器一般用于实现电信号的传输和控制以及电子与电气设备之间的电连接,连接器一旦失效,不仅会造成其提供的传输功能故障,可能还会对其他与其相连的部件造成影响。连接器的常见失效模式有短路、接触不良、瞬断、绝缘不良、断路、误配线、固定不良、密封不良等。接触不良、瞬断失效可以统称为间歇性失效(IntermittentFailure,IF),是失效模式及影响分析、可靠性以及故障检测和诊断领域研究的难点,如何检测失效、确定失效位置以及对系统的影响仍是一个开放性的问题。具体到连接器的间歇性失效,主要原因为使用过程中由于环境因素的影响造成的接触对间歇地接触失效。电连接器在贮存和使用中都要受到各种环境应力的影响,当电连接器处于振动、冲击或温度变化等环境时,接触对之间将有微动产生。微动发生时,接触表面微动磨损和微动腐蚀大多同时存在。接触对的间歇性失效主要由电连接器的微动磨损引起,电连接器的微动磨损会导致接触电阻逐渐增加,导致发热增加,进而促使金属接触面氧化加速,随后将伴随接触电阻从几毫欧间歇性地增大减小至几欧姆或几十欧姆,最终引发电气系统回路中发生间歇性的不可复现性的失效。对于电连接器的间歇性失效可以转换为间歇性故障的检测问题。已有的间歇性故障检测方法大都是传统故障检测方法的改进。故障检测主要分为定性和定量两大方法,其中定量方法主要包括基于模型的方法和基于数据的方法两大类。基于观测器的故障检测方 ...
【技术保护点】
基于自适应滑模观测器的电连接器间歇性失效检测方法,其特征在于,实现步骤包括:步骤一、对电连接器所在系统建立数学模型;步骤二、根据步骤一中的数学模型,将电连接器的间歇性失效检测等效于数学模型中的乘性故障检测;步骤三、针对数学模型中乘性故障上界未知的特点,对滑模观测器增益设计自适应律;步骤四、结合线性变换Lyapunov函数求解滑模观测器增益中常数项的取值,以使系统在有限时间内达到并维持滑模运动;步骤五、利用故障重构思想重构故障,根据重构出的接触电阻的曲线设定阈值进行失效判断,实现间歇性失效检测。
【技术特征摘要】
1.基于自适应滑模观测器的电连接器间歇性失效检测方法,其特征在于,实现步骤包括:步骤一、对电连接器所在系统建立数学模型;步骤二、根据步骤一中的数学模型,将电连接器的间歇性失效检测等效于数学模型中的乘性故障检测;步骤三、针对数学模型中乘性故障上界未知的特点,对滑模观测器增益设计自适应律;步骤四、结合线性变换Lyapunov函数求解滑模观测器增益中常数项的取值,以使系统在有限时间内达到并维持滑模运动;步骤五、利用故障重构思想重构故障,根据重构出的接触电阻的曲线设定阈值进行失效判断,实现间歇性失效检测。2.如权利要求1所述的基于自适应滑模观测器的电连接器间歇性失效检测方法,其特征在于,步骤一中,所述数学模型的具体表达如下:式中,t是系统运行时间;x(t)∈Rn是系统状态向量;是系统状态向量的一阶导数;u(t)∈Rm是控制输入向量;y(t)∈Rp是测量输出向量;ξ(t)为扰动;M∈Rn×q;A∈Rn×n;B∈Rn×m;C∈Rp×n;Δ(t,x)∈Rq;Rm、Rn、Rp、Rq分别表示m维、n维、p维、q维实向量空间;Rn×n、Rn×m、Rp×n、Rn×q分别表示n×n维、n×m维、p×n维、n×q维实矩阵;A、B、C、E的表达式分别为:C=[01];式中,R为电阻值;ΔA代表系统参数变化的乘性故障;ΔR为电连接器的接触电阻的变化;J为电动机轴上的等效转动惯量;L为电枢回路电感;b为轴上的等效阻尼系数;km为电动机的力矩系数;ke是电动机的电势系数;fi,i=1,2,…,q是待重构的乘性故障,为已知的与矩阵A和状态x有关的函数。3.如权利要求2所述的基于自适应滑模观测器的电连接器间歇性失效检测方法,其特征在于,所述步骤三的具体过程为:设计自适应滑模观测器:式中,分别为x,y的估计向量;H∈Rn×p为待定的增益矩阵;υ(t)是确保在滑动平面存在独立于ξ(t)的稳定滑模运动的优化滑模策略,其表达式如下所示:针对故障上界未知的情况,对参数ρ1(t)设计如下所示的自适应律:式中,ρ0,Γ为大于0的常数;存在适当维数的正定矩阵P和Q以及矩阵H满足式:(A-HC)TP+P(A-HC)=-Q(4)存在非零矩阵G、F满足:PM=CTGT;PE1=CTFT;扰动ξ(t)范数有界,即||ξ(t)||≤α,且α已知;故障Δ(t)范数有界,即||Δ(t,x)||≤β,且β未知。4.如权利要求3所述的基于自适应滑模观测器的电连接器间歇性失效检测方法,其特征在于...
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