[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

说明书

本发明提出了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及系统。该方法为：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。该方法不破坏转子或旋转件本身结构，计算方法简单、快速且精度高。

技术领域

本发明涉及机械电子工程技术领域，具体涉及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及系统。

背景技术

目前，旋转机械传动方式仍然是最为重要的机械传动方式之一，如齿轮传动系统、大型转子传动系统等。其中，转速是旋转机械传动系统的重要运行状态量，为实时精确测量转速，诞生出了一系列的转速传感器，其中主流的为磁敏式，激光式。但是在使用过程中难免存在结构复杂、体积大、价格昂贵、转角测量精度差等缺点，其中磁敏式对材料有特殊要求，激光式需要在轴等位置加装一个高质量的传感器，对结构空间和传动轴的性能有一定的影响。此外，这类传感器通常是利用编码的方法在转子或旋转件旋转一周的过程中生成一连串的方波脉冲，通过相位差和时间差来推算转子或旋转件的速度。然而，这种编码方式的测量方式决定了要想获得高精度的转速信息，则必须保证一周内较高的编码触发和很高的采样速率，导致对编码器、信号采集系统的硬件制作难度、成本、软件处理速度等方面均提出了很高要求。为此有必要针对转速的精确测量理论创新和微型测量仪器方面进行深入研究。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供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及系统。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了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,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。

该方法通过在转子或旋转件上嵌入加速度传感器，从嵌入式传感器中提取出重力加速度信号分量，进而反推出加速度传感器所处转角位置，换算出转子或旋转件的转速。该方法不破坏转子或旋转件本身结构，计算方法简单、快速且精度高。

该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的优选方案：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。在重力加速度分量分离完成后，由于信号经过滤波后会出现相位延迟的现象，故进行相位补偿操作，提高了本方法的预估精度。

该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的优选方案：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。

该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的优选方案：对分离出的重力加速度进行相位补偿的步骤为：