航空电动舵机速度传感器的灰色关联故障检测方法

摘要

本发明提供了一种航空电动舵机速度传感器的灰色关联故障检测方法，采集负载力矩、电机转速和电机母线电流后构造转速观测器，将速度传感器反馈给控制器的速度信号与速度观测器观测的速度信号进行采样，构成两个时间序列，计算其灰色检测相对关联度；最后设计速度传感器故障门限判断故障。本发明提高了检测精度，杜绝了虚警、漏警的检测故障。

主权项

1.一种航空电动舵机速度传感器的灰色关联故障检测方法，其特征在于包括下述步骤：第一步，控制器分别采集负载力矩T_L、电机转速ω_r和电机母线电流i；第二步，构造转速观测器${\stackrel{·}{\hat{\omega }}}_r=\frac{C_T}{J}i-\frac{1}{J}{T}_L-\frac{B}{J}{\hat{\omega }}_r+c({\omega }_r-{\hat{\omega }}_r),$得电机转速观测值微分其中，C_T为电机转矩常数，J为电机转动惯量，T_L为负载力矩，为电机转速观测值，ω_r为电机转速，c为观测器系数，0＜c＜100000；第三步，计算观测的电机转速其中广为系统时间；第四步，将时刻t至时刻t-n+1内速度传感器反馈给控制器的速度信号与速度观测器观测的速度信号进行采样，构成两个时间序列：$\left\{\begin{array}{c}{Y}_i=({\hat{\omega }}_r(t-n+1),{\hat{\omega }}_r(t-n+2),...,{\hat{\omega }}_r(t-1),{\hat{\omega }}_r\left(t\right))\\ Y_j=({\omega }_r(t-n+1),{\omega }_r(t-n+2),...,{\omega }_r(t-1),{\omega }_r\left(t\right))\end{array}\right.$其中，n为数据个数，3＜n＜10000；第五步，将Y_i，Y_j归一化处理得$Y_i^0=({\hat{\omega }}_r^0(t-n+1),({\hat{\omega }}_r^0(t-n+2),...,{\hat{\omega }}_r^0(t-1),{\hat{\omega }}_r^0\left(t\right)),$$Y_i^0=({\omega }_r^0(t-n+1),({\omega }_r^0(t-n+2),...,{\omega }_r^0(t-1),{\omega }_r^0\left(t\right)),$其中${\hat{\omega }}_r^0(t+k)={\hat{\omega }}_r(t+k)/{\hat{\omega }}_r(t-n+1),$其中和分别为Y_i，Y_j归一化后的序列，k为序号，t-n+1≤k≤t；第六步，计算范数${\left|\right|s_i\left|\right|}_1=\underset{k=1}{\overset{t}{\Sigma }}\left|{\hat{\omega }}_r^0\right|,{\left|\right|S_j\left|\right|}_1=\underset{k=1}{\overset{t}{\Sigma }}\left|{\omega }_r^0\right|,{\left|\right|S_i-S_j\left|\right|}_1=\underset{k=1}{\overset{t}{\Sigma }}|{\hat{\omega }}_r^0-{\omega }_r^0|;$其中||s_i||₁为的1范数，||s_j||₁为的1范数，||s_i-s_j||₁为的1范数，k为采样序列号，t为当前时刻；第七步，计算${\xi }_{\mathrm{rel}\_\mathrm{ij}}=\frac{1+{\left|\right|S_i\left|\right|}_1+{\left|\right|S_j\left|\right|}_1}{1+{\left|\right|S_i\left|\right|}_1+{\left|\right|S_j\left|\right|}_1+{\left|\right|S_i-S_j\left|\right|}_1},$其中，ξ_{rel_ij}为Y_i、Y_j的灰色检测相对关联度；第八步，设计速度传感器故障门限ΔV=0.9，若ξ_{rel_ij}＞ΔV，则速度传感器正常工作，转至第一步；否则，转至第九步；第九步，控制器指示速度传感器故障。