[发明专利]伺服系统故障检测方法、装置、计算机设备和存储介质

说明书

本申请涉及一种伺服系统故障检测方法、装置、计算机设备和存储介质。其中，伺服系统故障检测方法包括步骤：获取伺服系统中功率输出器件的电学信号；对电学信号进行统计与特征提取，得到电压纹波特征参数；对电压纹波特征参数进行曲线拟合，得到曲线拟合结果；并根据故障阈值和曲线拟合结果，确定伺服系统的故障发生剩余时间。本申请符合功率开关器件的失效物理及退化特征，所需监测的参数少，对整个系统的测试性设计要求低，且通用性较好，方便伺服系统开展在线工作条件下的实时故障预测。

技术领域

本申请涉及自动化技术领域，特别是涉及一种伺服系统故障检测方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。

当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度和位置3闭环控制算法进行控制，伺服驱动器一般由控制板和驱动功率输出模块组成，功率输出模块一般为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)或者IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)模块，功率输出环节完成三相逆变，输出交流电压来驱动伺服电机进行控制，功率输出部分作为能量集中变换的关键环节，往往是故障发生率最高、可靠性最低的组成部分之一，而且其一旦发生故障，通常会直接造成整个伺服控制系统无法工作，因此迫切需要对伺服系统的功率输出环节进行故障预测以开展预防性维修，降低其故障发生率。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：伺服系统中的功率输出模块结合通用驱动芯片使用，虽然可以在IGBT出现短路故障的时候及时切断输出，保护器件，但是在无法在器件性能出现退化趋势后及时发现问题，在一些一次性寿命的关键器件，特别是航天航空等领域的装备上，能力不足，不能及时发现和彻底消除器件退化导致的性能安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够及时进行故障预警的伺服系统故障检测方法、装置、计算机设备和存储介质。

为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种伺服系统故障检测方法，包括步骤：

获取伺服系统中功率输出器件的电学信号；电学信号包括功率输出器件中各开关管的门极与发射极之间的电压信号；

对电学信号进行统计与特征提取，得到电压纹波特征参数；电压纹波特征参数包括开关瞬态米勒效应电压峰峰值序列和开关瞬态米勒效应电压均值序列；

对电压纹波特征参数进行曲线拟合，得到曲线拟合结果；并根据故障阈值和曲线拟合结果，确定伺服系统的故障发生剩余时间。

在其中一个实施例中，获取伺服系统中功率输出器件的电学信号的步骤包括：

在伺服系统结束预设时长的工作时，以预设采集条件获取各开关管的门极与发射极之间的电压信号；

预设采集条件包括正常负载，常温环境，采样频率大于或等于5倍的开关管开关频率，采样精度大于或等于5mV，以及单次采集时间大于或等于2倍的开关管开关周期。

在其中一个实施例中，对电学信号进行统计与特征提取，得到电压纹波特征参数的步骤，包括：

对各电压信号进行积分统计，得到各开关管的瞬态米勒效应电压面积；

对单次采集时间内的各瞬态米勒效应电压面积进行特征提取，得到各峰峰值和各均值；

按照时间顺序分别对各峰峰值、各均值进行排列，得到开关瞬态米勒效应电压峰峰值序列和开关瞬态米勒效应电压均值序列。

在其中一个实施例中，对各电压信号进行积分统计，得到各开关管的瞬态米勒效应电压面积的步骤，包括：