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基于系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的小波頻帶分析與檢測(cè)傳感器突變信號(hào)的方法

時(shí)間:2019-11-27 09:11:26來源:電子發(fā)燒友 作者:admin 點(diǎn)擊:
在測(cè)控系統(tǒng)中,傳感器的輸出信號(hào)受多種因素的影響,常發(fā)生突變。這些突變點(diǎn)數(shù)值包含有重要的故障信息,準(zhǔn)確捕捉并區(qū)分導(dǎo)致這些突變點(diǎn)產(chǎn)生的原因,是傳感器故障診斷的關(guān)鍵.

4、實(shí)驗(yàn)研究

以某恒壓供水系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,如圖4所示,壓力傳感器為L(zhǎng)DG-S型.經(jīng)測(cè)試,廣義對(duì)象的傳遞函數(shù)G(s)=l/(0.22s+1)。調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)定值:比例度P=142%,積分時(shí)間ti=3 s,微分時(shí)間td=2 s,由此可估計(jì)出低頻段頻率小于4 Hz.在系統(tǒng)穩(wěn)定的不同時(shí)刻,調(diào)整給定值以模擬給定輸入突變信號(hào),調(diào)整零點(diǎn)以模擬傳感器恒偏差故障,調(diào)整調(diào)節(jié)器比例度以模擬調(diào)節(jié)器故障,頻繁啟停周圍電機(jī)以模擬電磁場(chǎng)引起的傳感器輸出突變,采集各種情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).系統(tǒng)的采樣頻率f=128 Hz,分析頻率fo=64 Hz,選用db4小波對(duì)信號(hào)進(jìn)行了4層分解,這樣低頻空間的信號(hào)頻率范圍是0~4 Hz,高頻空間的信號(hào)頻率范圍是4~64 Hz,并對(duì)分析所得的高頻系數(shù)進(jìn)行了硬閾值去噪處理,然后按照式(1)進(jìn)行能量比統(tǒng)計(jì),結(jié)果見表3.由表3可知,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與表2的仿真結(jié)果和表1的理論分析結(jié)果相一致,說明了本方法的有效性.

基于系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的小波頻帶分析與檢測(cè)傳感器突變信號(hào)的方法

5、結(jié)論

傳感器輸出的突變信號(hào)包含著很重要的故障信息,突變?cè)虿煌蛔冃盘?hào)的頻率組成不同.對(duì)于時(shí)間常數(shù)較大的被控對(duì)象,通常由給定輸入變化、干擾變化、控制器故障及執(zhí)行器故障引起的傳感器突變信號(hào)中,一般只有低頻成份。被控對(duì)象故障引起的突變信號(hào)中,一般也只有低頻成份.由外部電磁場(chǎng)干擾引起的突變信號(hào)一般為脈沖信號(hào),包含低頻成份和較多的高頻成份.由傳感器偏差故障的突變信號(hào)中,除含有低頻成份外,還含有少量的高頻分量。

本文中提出的基于系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的小波頻帶分析方法,對(duì)數(shù)學(xué)模型的精度要求不高,能夠有效地診斷出傳感器的故障,為傳感器的故障檢測(cè)與性能評(píng)估提供了新的思路.

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