[发明专利]基于嵌入式重力加速度感知的转子或旋转件的转动参数预估方法及系统

权利要求书

1.一种基于嵌入式重力加速度感知的转子或旋转件的转动参数预估方法，其特征在于，包括以下步骤：

在转子或旋转件上嵌入加速度传感器，实时采集转子或旋转件的加速度信号，该传感器的敏感方向为旋转方向切向；

从采集的加速度信号中分离出重力加速度分量；

对重力加速度分量进行噪声抑制处理；

根据噪声处理后的重力加速度分量计算转子或旋转件相对初始时刻的实时转角；

根据所述实时转角预估得到转子或旋转件实时转速。

2.根据权利要求1所述的基于嵌入式重力加速度感知的转子或旋转件的转动参数预估方法，其特征在于，对分离出的重力加速度进行相位补偿，然后再进行噪声抑制处理。

3.根据权利要求1所述的基于嵌入式重力加速度感知的转子或旋转件的转动参数预估方法，其特征在于，从采集的加速度信号中分离出重力加速度分量的步骤为：

将采集的加速度信号通过低通滤波器进行滤波，该低通滤波器为FIR滤波器h(n)，其中，sinc表示辛格函数，n代表滤波器的第n个系数，N为滤波器总长度，win表示窗函数，ω_n为根据转子或旋转机械的实际工作转速范围，预估的嵌入了加速度传感器转子或旋转件的转频，ω_c为预估的低通滤波器截止频率，ω_c＝k·ω_n,k≥1；

重力加速度分量Sig_g通过卷积滤波获得，Sig_g(t)＝h(n)*Sig(t)，Sig(t)为采集的加速度信号。

4.根据权利要求2所述的基于嵌入式重力加速度感知的转子或旋转件的转动参数预估方法，其特征在于，对分离出的重力加速度进行相位补偿的步骤为：

其中Sig_g_s为相位补偿截断后的重力加速度分量，N为滤波器长度，END为信号长度。

5.根据权利要求1所述的基于嵌入式重力加速度感知的转子或旋转件的转动参数预估方法，其特征在于，噪声抑制处理时，基于模态分解算法对重力加速度分量进行分解、选择、抑制噪声干扰，得到信号内禀函数集合SgIMFs，其中，MD表示模态分解函数，Sg_{imf i}为分解的内禀函数，i＝1,2,…,M，M表示内禀函数的个数；

采用皮尔森相关系数方法挑选出重力加速度分量主模态，其中，ρ_i表示第i个内禀函数的相关系数，cov为协方差运算，σ为标准差；

寻找到相关系数向量里面绝对值最大的值，将该绝对值最大的值对应的相关系数所对应的内禀函数作为重力加速度分量主模态，即噪声抑制后的重力加速度分量，记为Sg_d，中相关系数向量绝对值|ρ|＝{|ρ₁|,|ρ₂|,…,|ρ_M|}。

6.根据权利要求1所述的基于嵌入式重力加速度感知的转子或旋转件的转动参数预估方法，其特征在于，转子或旋转件相对初始时刻的实时转角的预估步骤为：

基于Hilbert变换方法将重力加速度分量变换为解析信号，

其中，表示获得的解析信号，为经Hilbert变换后的信号，j为虚部，H表示希尔伯特变换；

对解析信号进行瞬时相位角α_g预估，

采用解卷绕方法得到转子或旋转件相对初始时刻的实时转角其中，unwrap为解卷绕函数。

7.根据权利要求1所述的基于嵌入式重力加速度感知的转子或旋转件的转动参数预估方法，其特征在于，根据所述实时转角预估得到转子或旋转件实时转速的步骤为：

其中，ω(t)为预估得到转子或旋转件实时转速信号，为转角差分信号，Δt为采样时间间隔。