[发明专利]基于积分器的磁浮列车单铁悬浮加速度传感器诊断方法

权利要求书

1.一种基于积分器的磁浮列车单铁悬浮加速度传感器诊断方法，其特征在于，包括：

获取磁浮列车单铁悬浮系统中加速度传感器采集的间隙数据信号z和加速度信号a，所述间隙数据信号z表示悬浮电磁铁与下轨面的垂向的实际间隙距离z，所述加速度信号a表示悬浮电磁铁的垂向加速度；

对所述加速度信号a进行二次积分获得位移距离s，根据所述位移距离s和磁浮列车静止落于轨道时悬浮电磁铁与下轨面的垂向的初始间隙距离z₀计算出悬浮电磁铁与下轨面的垂向的推算间隙距离l：

计算出所述实际间隙距离z与所述推算间隙距离l之间的差值△l，采集多个时刻的差值△l组成传感器差值信号序列x(t)，根据传感器差值信号序列x(t)和设定的对比阈值对磁浮列车单铁悬浮加速度传感器进行故障诊断；

所述的对所述加速度信号a进行二次积分获得位移距离s，根据所述位移距离s和磁浮列车静止落于轨道时悬浮电磁铁与下轨面的垂向的初始间隙距离z₀计算出悬浮电磁铁与下轨面的垂向的推算间隙距离l，包括：

获取磁浮列车静止落于轨道时悬浮电磁铁与下轨面的垂向的初始间隙距离z₀，对所述加速度信号a进行二次积分获得悬浮电磁铁相对轨面垂直方向的位移距离s：

s＝∫∫a(t)dt

根据所述位移距离s和磁浮列车静止落于轨道时悬浮电磁铁与下轨面的垂向的初始间隙距离z₀计算出悬浮电磁铁与下轨面的垂向的推算间隙距离l：

l＝z₀-s；

所述的方法还包括：

单铁悬浮系统以间隙数据信号z、垂向速度信号v、电磁铁线圈电流信号i相对于稳态的差值作为反馈信息实现闭环控制，所垂向速度信号v由加速度信号a积分后得到；

所述的计算出所述实际间隙距离z与所述推算间隙距离l之间的差值△l，采集多个时刻的差值△l组成传感器差值信号序列x(t)，根据传感器差值信号序列x(t)和设定的对比阈值对磁浮列车单铁悬浮加速度传感器进行故障诊断，包括：

采集悬浮电磁铁正常运行状态下加速传感器在多个时刻的间隙数据信号z和加速度信号a，将得到的多个时刻的差值△l组成传感器差值信号序列x₀(t)，根据所述传感器差值信号序列x₀(t)计算出表示悬浮电池铁正常工作的传感器差值信号平均值μ₀和正常工作的传感器差值信号方差σ₀²；

式中，T表示信号积分时间；

所述传感器差值信号方差σ₀²服从正态分布，得到x在w₁状态中的概率密度：

式中，p(x|w₁)中w₁表示正常状态；

根据所述悬浮电池铁正常工作的传感器差值信号平均值μ₀、正常工作的传感器差值信号方差σ₀²和设定的对比阈值，采用贝叶斯决策理论算法计算出所述磁浮列车单铁悬浮加速度传感器发生故障的概率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据所述悬浮电池铁正常工作的传感器差值信号平均值μ₀、正常工作的传感器差值信号方差σ₀²和设定的对比阈值，采用贝叶斯决策理论算法计算出所述磁浮列车单铁悬浮加速度传感器发生故障的概率，包括：

设加速度传感器的加速度积分信号与实际位移信号的差值服从正态分布：

式中，μ表示待检测差值信号的均值，x(t)表示悬浮电磁铁实时运行状态中加速度传感器的待检差值信号序列；

将方差代入p(x|w₁)获得x(t)属于正常差值信号的概率密度；

根据方差计算出信号x(t)在待检测差值信号中出现的概率密度：

p(x|w₂)表示故障状态w₂信号x(t)的概率密度，根据贝叶斯决策理论算法由以下公式推理得出p(x|w₂)：

P(w₂)＝1-P(w₁)

P(w₁)表示无故障先验概率；

选择决策函数取：

式中称为似然比阈值，代入得：

式中P为无故障先验概率。