[发明专利]一种基于分布式估计的列车电机故障检测方法

权利要求书

1.一种基于分布式估计的列车电机故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，采集工业过程中监测区域的多个传感器节点测量值，用以分析；

步骤二，根据实际牵引电机系统物理结构，构建实际传感器拓扑，以由6个节点的监测系统为例，可以将实际采集环境抽象成分布式拓扑结构；

步骤三，以拓扑结构作为依托，构建分布式状态估计模型；

步骤四，以实际牵引电机数据为基础，建立运行状态退化模型；

步骤五，构造残差生成器。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式估计的列车电机故障检测方法，其特征在于，所述步骤三具体为：

首先传感器采集信息的过程中受到的有色噪声影响，对系统方程进行处理，得到等价系统方程如式1：

(1)

考虑实际温度对系统状态的影响，将双线性形式考虑在系统模型中得到方程如式2：

(2)

构造差分形式对原量测方程进行替换，定义辅助信号如式3：

(3)

通过辅助信号替换后的等价系统如式4：

(4)

结合实际拓扑结构，对分布式状态估计方程做出定义如式5：

(5)

其中是第i个传感器节点的状态估计，Ni为节点i与其邻居节点组成的集合；

H(k)为多传感器的滤波增益，最优解如式6：

(6)

通过来满足状态估计的无偏性，并结合状态估计误差函数，在最小误差均方差的前提下得到滤波增益参数。

3.根据权利要求1所述的一种基于分布式估计的列车电机故障检测方法，其特征在于，所述步骤四具体为：

本发明考虑基于非平稳非线性过程进行退化建模，将随机冲击因素与环境因素的变化考虑在退化模型中，提出了一种非线性退化模型如式7：

(7)

其中，是由标准漂移布朗运动驱动的退化过程，为非线性函数，J表示随机冲击的幅值，N表示随机冲击的次数，u(t)x(t)表示环境因素对系统状态退化的参数；

退化增量可以表示为式8：

(8)

其中可表示环境（介质）对状态退化的影响，退化增量的统计特性可以表示为式9与式10：

(9)

(10)

其中，代表与相关的项，令可得退化增量的方差为；

构造似然函数如式11：

(11)

参数可以表示为式12：

(12)

修正因子可以表示为式13：

(13)。

4.根据权利要求1所述的一种基于分布式估计的列车电机故障检测方法，其特征在于，所述步骤五具体为：

(14)

给定残差生成器满足式15的分布：

(15)

最终的故障检测阈值采用切比雪夫不等式得到，如式16：

(16)。