[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

说明书

本发明提供了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。该方法包括：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，对加速度信号a进行二次积分获得位移距离s，根据位移距离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：计算出实际间隙距离z与推算间隙距离l之间的差值Δl，采集多个时刻的差值Δl组成传感器差值信号序列x(t)，根据x(t)和设定的对比阈值对加速度传感器进行故障诊断。本发明通过以简单可靠的积分器为手段，通过贝叶斯理论方法得到信号对比阈值，能够较为准确地识别出磁浮列车单铁悬浮加速度传感器是否发生故障。

技术领域

本发明涉及列车故障诊断技术领域，尤其涉及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。

背景技术

磁浮列车作为新一代城市轨道交通运输系统，具有安全性高，爬坡能力强，转弯半径小等一些突出的优点，其关键技术之一为稳定悬浮列车。现阶段电磁悬浮型磁浮列车(Electromagnetic suspension，EMS)通过电磁铁产生吸力吸引轨道，使得列车悬浮，由于磁力物理特性磁浮列车不是一个自稳定系统，悬浮系统需要采取反馈控制，反馈信息的获得依靠于悬浮传感器，因此悬浮传感器的状态对列车的悬浮有较大影响。悬浮系统采用间隙信号、垂向速度信号和电流信号相对于稳态的偏差值作为反馈信息。电流信号和间隙信号分别有电感器和间隙传感器测得；速度信号则由加速度传感器信号再通过积分器获得。积分器是将信号进行积分运算的元件，在数学计算当中积分意为求某一函数曲线下面积的过程，在物理上积分是一种能够完成积分运算的电路。由统计数据可得，间隙传感器和电流传感器可靠性高，且工程中采用冗余结构，因此认定其状态稳定，基本无故障；而加速度传感器相比下故障率较高，对其进行准确快速的故障诊断能够有效的保证磁浮列车稳定悬浮。

现有技术的研究在短定子低速磁浮列车和长定子高速磁浮列车的单电磁铁悬浮系统已经取得了一定成果，但主要集中在传感器完全失效情况下单磁铁悬浮系统的容错控制和冗余设置上，通过不同传感器的失效组合来得到不同类型的单电磁铁悬浮故障，未能对传感器本身实际故障进行考虑。

其中有对间隙传感器的间隙信号微分得到速度信号作为基准来诊断加速度传感器是否发生故障，但微分传感器结构较于积分器更为复杂，易受杂波影响。

发明内容

本发明的实施例提供了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，以客服现有技术的缺点。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

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，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Δl，采集多个时刻的差值Δl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。

进一步地，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：