久久综合图区亚洲综合图区-久久综合网久久综合-久久综合网址-久久综合五月-久久综合五月天-久久综合香蕉

咨詢熱線:021-80392549

在線傳感器突變信號的檢測與區(qū)分

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):109
核心提示:

來源:北京理工大學(xué)學(xué)報  作者:劉志成 陳祥光 李宇峰

摘要:為了準(zhǔn)確區(qū)分傳感器突變信號產(chǎn)生的原因,提出了基于數(shù)學(xué)模型的小波頻帶分析法.針對工業(yè)流程中的測控系統(tǒng),分析了輸出突變信號的頻率組成與突變原因的關(guān)系.用小波頻帶分析技術(shù),將高低頻信號分離,并進行能量統(tǒng)計,根據(jù)高低頻信號能量比例的變化,判斷出突變信號產(chǎn)生的原因.經(jīng)典型控制系統(tǒng)的計算機仿真和恒壓供水系統(tǒng)實驗結(jié)果表明,該方法能夠有效地診斷出傳感器是否發(fā)生故障.
關(guān)鍵詞:在線傳感器;突變信號分析;高低頻分量;小波頻帶分析


    在測控系統(tǒng)中,傳感器的輸出信號受多種因素的影響,常發(fā)生突變.這些突變點數(shù)值包含有重要的故障信息,準(zhǔn)確捕捉并區(qū)分導(dǎo)致這些突變點產(chǎn)生的原因,是傳感器故障診斷的關(guān)鍵.文獻僅依賴于傳感器的輸出時間序列來診斷傳感器的故障,把傳感器輸出信號的突變都?xì)w結(jié)于傳感器的故障.文獻的做法是對控制系統(tǒng)的輸入和輸出信號分別進行小波變換,當(dāng)小波函數(shù)可看作某一平滑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)時,信號的突變點對應(yīng)于其小波變換的模極大值,由此檢測突變點,并產(chǎn)生殘差序列和分析傳感器故障,并認(rèn)為傳感器輸出信號的突變是由于傳感器的故障或系統(tǒng)輸入信號的突變引起的.事實上,引起傳感器輸出信號突變的原因很多,除了系統(tǒng)輸入突變和傳感器本身的故障之外,還有過程擾動、執(zhí)行器故障、控制器故障、被控對象及外部電磁場干擾等.在實際應(yīng)用中,上述傳感器故障診斷方法具有一定的局限性.通常,在工業(yè)過程控制中,被控對象的時間常數(shù)較大,不能響應(yīng)突變信號中的高頻分量.作者基于小波變換的頻帶分析技術(shù),探討分析導(dǎo)致傳感器輸出信號發(fā)生突變的原因,為在線傳感器的故障診斷與性能評估提供一種實用的分析方法.


1 突變信號的產(chǎn)生及特征分析
   
典型控制系統(tǒng)一般由控制器(Gc(s))、執(zhí)行器(Gv(s))、被控對象(Go(g),Gd(s))和傳感器((Gm(s))4個部分組成,其框圖如圖l所示.


    圖中X(s)為傳感器輸出(即控制系統(tǒng)被控參數(shù)的測量值).
    一般工業(yè)過程中的大多數(shù)被控對象動態(tài)特性的時間常數(shù)較大,為了保證快速不失真地檢測其輸出信號,傳感器動態(tài)特性的時間常數(shù)相對較小.
    系統(tǒng)(傳感器)的突變信號是指其輸出幅值和頻率突然以較大的速率增大或減小,且二者相互依從.
1.1由輸入R(s)引起的突變
   
在圖1中,設(shè)

 

其對數(shù)頻率特性曲線如圖2所示.
    由曲線可得該組合環(huán)節(jié)的截止頻率ωc≈1 Hz.
    曲線高頻段(ω>100ωc的區(qū)段)的特性由Gc(s),Gv(s),Go(s)中較小的時間常數(shù)決定,由于遠(yuǎn)離ωc,且以較大的斜率向-∞dB方向衰減,反映出該組合環(huán)節(jié)的低通濾波特性,形成了系統(tǒng)對輸入信號中的高頻分量不能響應(yīng)的特點.高頻段的特點對系統(tǒng)瞬態(tài)性能影響較小,但反映時域響應(yīng)不可能階躍變化。因而有延遲時間存在.高頻段直接反映了系統(tǒng)對輸入信號中的高頻分量的抑制能力,其分貝值越低,抑制能力越強.

    由于一般工業(yè)對象的時間常數(shù)To普遍較大,使得截止頻率ωc較小,因而在輸入R(s)突變時,對象輸出Xo(s)及傳感器輸出X(s)的響應(yīng)突變信號的頻率分布較低,且頻帶較窄.
1.2 由控制器、執(zhí)行器的故障及過程擾動的突變引起的突變
   
用同樣的分析方法,可以得出同樣的結(jié)論:由控制器、執(zhí)行器的故障及過程擾動的突變引起的輸出響應(yīng)突變信號的頻率分布較低,頻帶較窄.
1.3由外部強電磁場干擾引起的突變
   
一般認(rèn)為,傳感器能夠抗各種高頻電子(無線電,這里不予考慮)干擾.外部強電磁場干擾一般不會引起被控對象輸出Xo(s)的變化,它常常通過電路耦合,直接引起傳感器輸出信號X(s)變化,而且一般是脈沖信號.
1.4由傳感器故障引起的突變
   
傳感器故障分為突發(fā)型故障(abrupt)和緩變型故障(incipient),作者僅對突發(fā)型故障進行分析.傳感器突發(fā)型故障主要有:偏差型故障、脈沖型故障、漂移型故障和周期型故障,不論那種突發(fā)型故障,都將直接導(dǎo)致傳感器輸出信號X(s)的突變.由于這些突發(fā)型故障是由于傳感器內(nèi)部元部件參數(shù)的突變引起,輸出X(s)響應(yīng)突變信號的頻帶較寬,不僅包含由低頻分量,還有一定的高頻分量,這是區(qū)別于由輸入信號突變、控制器故障、執(zhí)行器的故障及過程擾動的突變引起的傳感器輸出X(s)響應(yīng)突變信號的顯著特點,是本文中區(qū)分突變原因及進行傳感器故障診斷的理論依據(jù).
1.5被控對象故障引起的突變
   
被控對象發(fā)生故障時,突變信號的頻譜與傳感器的輸入頻帶密切相關(guān),當(dāng)傳感器的輸入頻帶較寬時,突變信號中將含有高頻分量,但一般工業(yè)過程中使用的傳感器輸入頻帶較窄,突變信號中一般不含高頻分量.各種突變原因及其信號特征見表1.


2 基于小波變換的頻帶分析
   
狹義的小波分析僅指多分辨率分析,廣義的小波分析則包括多分辨率分析和小波包分析兩部分,它們的關(guān)系如圖3所示.

工博士工業(yè)品商城聲明:凡資訊來源注明為其他媒體來源的信息,均為轉(zhuǎn)載自其他媒體,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點,也不代表本網(wǎng)站對其真實性負(fù)責(zé)。您若對該文章內(nèi)容有任何疑問或質(zhì)疑,請立即與商城(www.qiandubao.com)聯(lián)系,本網(wǎng)站將迅速給您回應(yīng)并做處理。
聯(lián)系電話:021-31666777
新聞、技術(shù)文章投稿QQ:3267146135  投稿郵箱:syy@gongboshi.com
主站蜘蛛池模板: 欧美成人网7777视频| 网红毛片| 久草在线免费资源| 日本在线影院| 久久久久久毛片免费播放| 男人影院免费| 久久99精品国产| 国产精品1| 天天看天天射天天碰| 91小视频在线观看免费版高清| 91精品国产综合久久久久久| 日本免费观看完整视频| 日本网站在线| 美女国产| 成人在线精品视频| 日本一级特黄在线播放| 欧美资源| 国产在线中文字幕| 99国产精品热久久久久久夜夜嗨| 日本久久久久一级毛片| 欧美亚洲综合色在| 国产在线视频区| 91亚洲精品一区二区三区| 欧美成人四级hd版| 中文字幕在线看日本大片| 波多野结衣91| 四虎影院海外永久| 国产在线精品福利91香蕉| 午夜免费观看_视频在线观看| 亚洲精品一区二区在线播放| 男人天堂网www| 成人精品视频网站| 亚洲无线码1区| 91se在线视频| 欧美v日本| 99久热在线精品视频播| 欧美国产黄色| 亚洲欧美精品成人久久91| 国产经典三级在线| 一区二区三区在线播放| 久久精品国产第一区二区|