[发明专利]一种盾构机多传感器性能在线监测方法

说明书

本发明属于盾构机检测技术领域，提出一种盾构机多传感器性能在线监测方法。提出的一种盾构机多传感器性能在线监测方法，盾构机多传感器性能在线监测方法由专家系统、自适应滤波和主成分分析法相融合实现盾构机多传感器性能在线监测;专家系统是对输入传感器的故障信息进行推理、判断和决策;自适应滤波采用归一化的自适应滤波器，将多传感器物理指标测量问题转化为相邻传感器信号延时点数的获取问题，对相邻传感器的时延信息进行提取;性能判定系统采用主成分分析法，对采集到的每种传感器的原始的特征矩阵进行降维处理。本发明保证了传感器的输出的稳定性，解决了盾构机传感器性能监测的技术缺陷。

技术领域

本发明属于盾构机检测技术领域，具体涉及一种盾构机多传感器性能在线监测方法。

背景技术

盾构机是一种在隧道掘进过程中同时能构建隧道支撑结构的专用装备，由于运行条件比较艰苦且工作时间较长，盾构机电气系统部件容易发生损坏，为了保证安全生产，为此大量电机需要维护和监测，传感器作为监测的一个重要部件，它的性能监测的精度影响整个盾构机的运行性能，并且目前盾构机传感器监测是在离线的状态下，为此需要发明一种高精度、简便的多传感器在线监测方法。另外，传感器在全工况范围内输出信号的稳定性直接关系到盾构机使用的可靠性，但在盾构机工作环境差，噪声多，会引起传感器感的信号输出不稳定时有发生，造成工程质量降低和浪费较多资源。

发明内容

本发明的目的是提出一种盾构机多传感器性能在线监测方法，使其能保证传感器的输出的稳定性，解决盾构机传感器性能监测的技术缺陷。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

一种盾构机多传感器性能在线监测方法，盾构机多传感器性能在线监测方法由专家系统、自适应滤波和主成分分析法相融合实现盾构机多传感器性能在线监测;专家系统是对输入传感器的故障信息进行推理、判断和决策，从而在监测主界面显示出传感器的信息和及其相关的判断结果;该专家系统的运行性能包含压力信息、电流信息性能指标样本和性能决策系统;自适应滤波采用归一化的自适应滤波器，将多传感器物理指标测量问题转化为相邻传感器信号延时点数的获取问题，对相邻传感器的时延信息进行提取;性能判定系统采用主成分分析法，对采集到的每种传感器的原始的特征矩阵进行降维处理;

其中，自适应滤波除噪运行步骤如下:

设和分别为相邻传感器的输入和输出，具体步骤为：

(1)确定m阶滤波器权系数式矩阵，令所有权重的初值为为任一固定值或者0，余下的每个权重的抽样时刻执行以下步骤。

(2)滤波器输出信号；

(3)计算误差；

(4)确定下一个时刻新的权重；

按照步骤（2）-（4）保证了自适应滤波器收敛时权系数矢量取得维纳解，从而除去噪声，保证测量的精度；

主成分分析法提取故障信息步骤如下:

（a）建立传感器的特征矩阵：专家系统含有个传感器样本，每个样本包含的传感器故障特征值数量为，则由系统中的传感器信息样本组成原始特征矩阵;

值的方差;

（c）计算的协方差矩阵：;

（d）计算的特征值和特征矢量; （e）在协方差矩阵中，取前个特征值和相对应的特征向量，根据计算主成分得分矩阵; （f）由主成分得分矩阵的累计贡献率得出主成分的个数：

当中前G个累计贡献率达到为时候，则原始矩阵的主成分个数为G;

按照步骤（a）-（f）实现了传感器的故障特征矩阵的降维处理，降低特征矩阵的复杂程度，且保留样本中的原始特征空间中的主要信息，增强辨识度，便于提取故障信息。