CN103245459A - 一种用于电动舵机加载试验台转矩传感器的故障检测方法 - Google Patents

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齐蓉
白文伟
郭皓
康永泰
张庆超
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Abstract

本发明提供了一种用于电动舵机加载试验台转矩传感器的故障检测方法，采集负载转矩、电机转速和电机母线电流后构造转矩观测器，计算观测的转矩和转矩误差，最终根据转矩误差和故障门限判断故障。本发明提高了转矩检测精度，观测器计算量小，易于实施。

Description

一种用于电动舵机加载试验台转矩传感器的故障检测方法
技术领域
本发明涉及一种电动舵机加载试验台转矩传感器的故障检测方法。
背景技术
电动舵机加载试验台可在实验室条件下真实模拟导弹舵机工作时的风载，为舵机的研制提供精确的模拟环境，达到缩短研制周期，节约研制经费，提高可靠性和成功率的目的。而转矩传感器作为电动加载试验台中重要部件，其故障可直接影响加载试验的进行。目前，传感器故障检测研究成果有：发表于《仪表技术与传感器》的文章《基于神经网络预测器的静压式油罐计量系统压力传感器的故障诊断》使用神经网络预测器，但是其计算量较观测器的计算量大，实施性差；发表于《计算机测量与控制》的文章《飞控系统传感器故障诊断的在线方法研究》使用的BP神经网络在线递推学习算法，但是其计算也较复杂，不便于实施，而且未特别关注电动舵机加载试验台转矩传感器故障检测。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电动舵机加载试验台转矩传感器的故障检测方法，检测精度高，易于实施。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
第一步，控制器分别采集负载转矩TL、电机转速ωr和电机母线电流i；
第二步，构造转矩观测器 ω ^ · r = C T J i - 1 J T ^ L - B J ω ^ r + c 1 ( ω r - ω ^ r ) T ^ · L = c 2 ( ω r - ω ^ r ) , 得电机转速观测值微分和转矩观测值微分
Figure BDA00003148075300013
其中，CT为电机转矩常数，J为电机转动惯量，
Figure BDA00003148075300014
为负载转矩观测值，
Figure BDA00003148075300015
为电机转速观测值，c1为观测器系数，0＜c1＜100000，c2为观测器系数，-20000＜c2＜0；
第三步，计算观测的转矩
Figure BDA00003148075300016
其中t为系统时间；
第四步，计算转矩误差
Figure BDA00003148075300017
第五步，若e小于传感器故障门限ΔV，转至第一步，ΔV取额定转矩的20%，额定转矩取0.2N·M～2N·M；否则转至第六步；
第六步，控制器指示转矩传感器故障。
本发明的有益效果是：在实际中，外界环境对转矩传感器的干扰可能使传感器出现漂移，增益改变等故障，为此，设计了转矩传感器故障检测方法，设计转矩观测器对转矩进行观测，提高转矩检测精度。观测器计算量小，易于实施。
附图说明
图1是本发明的检测过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本检测方法过程如下：
第一步，控制器分别采集负载转矩TL，电机转速ωr，电机母线电流i，转至第二步。
第二步，构造转矩观测器
ω ^ · r = C T J i - 1 J T ^ L - B J ω ^ r + c 1 ( ω r - ω ^ r ) T ^ · L = c 2 ( ω r - ω ^ r )
得电机转速观测值微分
Figure BDA00003148075300022
和转矩观测值微分
Figure BDA00003148075300023
其中，CT为电机转矩常数，J为电机转动惯量，
Figure BDA00003148075300024
为负载转矩观测值，
Figure BDA00003148075300025
为电机转速观测值，c1为观测器系数（0＜c1＜100000），c2为观测器系数（-20000＜c2＜0）。转至第三步。
第三步，计算观测的转矩其中t为系统时间，转至第四步。
第四步，计算转矩误差
Figure BDA00003148075300027
转至第五步。
第五步，判断故障，若e小于传感器故障门限ΔV（ΔV取额定转矩的20%，额定转矩取0.2N·M～2N·M），转至第一步；否则转至第六步。
第六步，控制器指示转矩传感器故障。
如图1所示，本发明的第一步，控制器分别采集负载转矩TL，电机转速ωr，电机母线电流i，转至第二步。
第二步，构造转矩观测器
ω ^ · r = C T J i - 1 J T ^ L - B J ω ^ r + c 1 ( ω r - ω ^ r ) T ^ · L = c 2 ( ω r - ω ^ r )
得电机转速观测值微分
Figure BDA00003148075300032
和转矩观测值微分
Figure BDA00003148075300033
其中，CT为电机转矩常数，J为电机转动惯量，
Figure BDA00003148075300034
为负载转矩观测值，
Figure BDA00003148075300035
为电机转速观测值，c1为观测器系数（c1取20000），c2为观测器系数（c2取-10000）。转至第三步。
第三步，计算观测的转矩其中t为系统时间，转至第四步。
第四步，计算转矩误差
Figure BDA00003148075300037
转至第五步。
第五步，判断故障，若e小于传感器故障门限ΔV（ΔV取额定转矩的20%，额定转矩取0.2N·M～2N·M），转至第一步；否则，转至第六步。
第六步，控制器指示转矩传感器故障。

Claims (1)

1.一种用于电动舵机加载试验台转矩传感器的故障检测方法，其特征在于包括下述步骤：
第一步，控制器分别采集负载转矩TL、电机转速ωr和电机母线电流i；
第二步，构造转矩观测器 ω ^ · r = C T J i - 1 J T ^ L - B J ω ^ r + c 1 ( ω r - ω ^ r ) T ^ · L = c 2 ( ω r - ω ^ r ) , 得电机转速观测值微分
Figure FDA00003148075200012
和转矩观测值微分
Figure FDA00003148075200013
其中，CT为电机转矩常数，J为电机转动惯量，
Figure FDA00003148075200014
为负载转矩观测值，
Figure FDA00003148075200015
为电机转速观测值，c1为观测器系数，0＜c1＜100000，c2为观测器系数，-20000＜c2＜0；
第三步，计算观测的转矩
Figure FDA00003148075200016
其中t为系统时间；
第四步，计算转矩误差
Figure FDA00003148075200017
第五步，若e小于传感器故障门限ΔV，转至第一步，ΔV取额定转矩的20%，额定转矩取0.2N·M～2N·M；否则转至第六步；
第六步，控制器指示转矩传感器故障。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101005263A (zh) * 2007-01-25 2007-07-25 上海交通大学 交流电机伺服系统速度控制方法

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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