一种基于电机电流的转子系统故障检测方法技术方案

本发明专利技术涉及电机电流的转子系统故障诊断领域，公开了一种基于电机电流的转子系统故障检测方法，该方法步骤是，首先获得电机电流的健康样本和故障样本；再通过快速沃尔什变换分别提取健康样本和故障样本的特征，分别获得健康样本的特征矩阵和故障样本的特征矩阵；再利用健康样本的特征矩阵中每个样本的特征，根据最小误差平方和准则，建立误差平方和，并利用非线性最小二乘法计算出使误差平方和最小的参考样本的特征；再计算参考样本的特征与健康样本的特征矩阵中样本特征的距离，计算参考样本的特征与故障样本的特征矩阵中样本特征的距离；再获取最优阈值；再通过阈值判断电机的健康状态。本发明专利技术计算量少，准确率高。准确率高。准确率高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电机电流的转子系统故障检测方法


[0001]本专利技术涉及电机电流的转子系统故障诊断技术，具体讲是一种基于电机电流的转子系统故障检测方法。

技术介绍

[0002]转子系统是电机最为基础也是最为关键的组成部分，由于其对加工制造精度、安装调试、工作环境以及设备维护等方面都有极高的要求，同时具有变速、变载荷、持久工作等特点，因此转子系统是机械设备中最容易发生故障的部位。转子系统能否正常运行会对整个电机的运行状况产生重要的影响，不仅会严重损害电机造成停机故障，进而影响工作进度，还会造成巨大的经济财产损失，甚至是危及工人的人身安全。
[0003]现有的方法主要是振动信号分析法。但当无法获取振动信号时，该方法无法使用。已有的电机电流信号分析法是通过提取时域、频域特征，但效果不理想。

技术实现思路

[0004]因此，为了解决上述不足，本专利技术在此提供一种基于电机电流的转子系统故障检测方法，根据电流对电机进行故障检测，本专利技术计算量小，准确率高，相较于传统的方法，本方法能进一步降低误报率和漏报率。
[0005]具体的，一种基于电机电流的转子系统故障检测方法，包括如下步骤：步骤一、获得电机电流的健康样本和故障样本；步骤二、通过快速沃尔什变换分别提取健康样本和故障样本的特征，分别获得健康样本的特征矩阵和故障样本的特征矩阵；步骤三、利用健康样本的特征矩阵中每个样本的特征，根据最小误差平方和准则，建立误差平方和，并利用非线性最小二乘法计算出使误差平方和最小的参考样本的特征；步骤四、计算参考样本的特征与健康样本的特征矩阵中样本特征的距离，计算参考样本的特征与故障样本的特征矩阵中样本特征的距离；步骤五、利用阈值迭代获取最优阈值；步骤六、通过最优阈值判断电机的健康状态。
[0006]本专利技术具有如下优点：本专利技术方案合理，计算量小，能够快速的判断电机电流的转子系统的故障情况；与传统的方法相比，本专利技术计算量更小，其中传统的方法是根据置信区间或人工经验设置，但实际运行时运行数据较复杂，本方法根据实际运行数据进行设置，能有效降低误报率和漏报率。
附图说明
[0007]图1是本专利技术的流程示意图。
具体实施方式
[0008]下面将结合附图1对本专利技术进行详细说明，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0009]如图1所示，一种基于电机电流的转子系统故障检测方法，具体如下：步骤一、通过宽度为的移动时间窗口获得电流的健康样本和少量故障样本，其中和分别为健康样本和故障样本的数量。
[0010]步骤二、通过快速沃尔什变换分别提取健康样本和少量故障样本的特征，分别获得健康样本的特征矩阵和故障样本的特征矩阵，其中，和中每一列为一个样本。
[0011]步骤三、令为与中每个样本的距离最小，则根据最小误差平方和准则，建立公式，并利用非线性最小二乘法计算出使最小的，即参考样本；其中，为误差平方和。
[0012]步骤四、通过公式计算与中第个样本的距离；通过公式计算与中第个样本的距离。
[0013]步骤五、为了克服分布函数估计方法带来的问题，同时考虑到正常历史数据非常丰富的特点，利用阈值迭代，获取使公式中准确率为最大值的最优阈值。
[0014]其中，是被检测为故障样本的故障样本数量，是被检测为健康样本的健康样本数量，是被检测为故障样本的健康样本数量，是被检测为健康样本的故障样本数量。
[0015]步骤六、当获取新样本时，通过公式或公式计算与的距离；当时，说明当前电机已出现故障，反之，当前电机仍处于健康状态。
[0016]本专利技术通过快速沃尔什变换提取健康样本和故障样本的特征，并通过根据最小误差平方和准则建立式，利用非线性最小二乘法计算出使最小的，即参考样本，为后续故障检测减轻了计算量；同时本专利技术根据准确率的最大值确定最优阈值，提高了阈值的准确性。
[0017]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本专利技术。
对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本专利技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电机电流的转子系统故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获得电机电流的健康样本和故障样本；S2、通过快速沃尔什变换分别提取健康样本和故障样本的特征，分别获得健康样本的特征矩阵和故障样本的特征矩阵；S3、利用健康样本的特征矩阵中每个样本的特征，根据最小误差平方和准则，建立误差平方和，并利用非线性最小二乘法计算出使误差平方和最小的参考样本的特征；S4、计算参考样本的特征与健康样本的特征矩阵中样本特征的距离，计算参考样本的特征与故障样本的特征矩阵中样本特征的距离；S5、利用阈值迭代获取最优阈值；S6、通过最优阈值判断电机的健康状态。2.根据权利要求1所述一种基于电机电流的转子系统故障检测方法，其特征在于，所述步骤S1的具体方法如下：通过宽度为的移动时间窗口获得电机电流的健康样本和故障样本，其中和分别为健康样本和故障样本的数量。3.根据权利要求2所述一种基于电机电流的转子系统故障检测方法，其特征在于，所述步骤S2的具体方法如下：通过快速沃尔什变换分别提取健康样本和少量故障样本的特征，分别获得健康样本的特征矩阵和故障样本的特征矩阵，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，何虹亮，盖文，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：