CN109061227B - 一种并联式六维加速度传感器的容错解耦方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于测量振动、测量冲击即加速度的突变技术领域，公开了一种并联式六维加速度传感器的容错解耦方法；包括：针对并联式六维加速度传感器弹性体结构的构型特点，归纳故障方程的“可诊断组元”和故障支链的“可修复组元”；将传感器在测量过程中出现的故障方程与“可诊断组元”进行匹配处理，得到故障支链的序号；将故障支链的序号及对应的故障方程的序号与“可修复组元”进行匹配处理，计算故障支链的修复值；将故障支链的修复值代入加速度解耦方程中，计算待测的六维加速度值。本发明能够解决传统方法中存在的依赖外部辅助测量设备、误判及漏判率高、修复效率及精度低的问题。
Description
技术领域
本发明属于测量振动、测量冲击即加速度的突变技术领域，尤其涉及一种并联式六维加速度传感器的容错解耦方法。
背景技术
传感器作为基础系统中的重要元器件，其探索研究已经朝着安全、成熟的方向发展，但现代工业设备系统复杂，并且经常需要连续化、高速化的运作，传感器发生故障也是时常发生的。一旦传感器出现性能蜕化、故障甚至失效，将不可避免地影响后续的测量、监控等工作，轻则导致系统故障，重则造成不可估量的生命、财产损失。为了尽可能的避免恶性事件的发生，不仅要提高传感器自身的质量，还必须建立监控系统来监测传感器的运行状态，以提高系统的可靠性，并进行后续的故障判定、故障诊断、故障修复等一系列工作，这时，故障诊断、故障修复技术就尤为重要。并联式六维加速度传感器是众多传感器中的一种，由于支链较多故出现故障的概率也上升。
综上所述，现有技术存在的问题是：目前，业内常用的技术是借助于外部辅助测量设备(如导航卫星、地磁仪、陀螺仪等)进行诊断、修复，存在安装要求高、功耗大、解耦实时性差、修复精度低等等不足。
解决上述技术问题的难度和意义：解决上述技术问题有利于提高六维加速度传感器系统的解耦(测量)精度和效率，扩大六维加速度传感器的适用场合。然而，由于并联式六维加速度传感器的弹性体拓扑构型复杂，解决上述技术问题存在较大的难度，表现为多输入量、多输出量之间的耦合程度高，即支链输出量与加速度输入量之间具有高度非线性的数学关系，从而影响了容错解耦的实时性和精度。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了并联式六维加速度传感器的一种容错解耦方法。
本发明是这样实现的，一种并联式六维加速度传感器的容错解耦方法，所述并联式六维加速度传感器容错解耦方法包括：
第一步，归纳故障方程的可诊断组元和故障支链的可修复组元；
第二步，将传感器在测量过程中出现的故障方程与可诊断组元匹配处理，得到故障支链的序号；
第三步，将故障支链的序号及对应的故障方程的序号与可修复组元匹配处理，计算故障支链的修复值；
第四步，故障支链的修复值代入加速度解耦方程中，计算待测的六维加速度值。
进一步，所述第一步的归纳标准为：故障支链之间是否平行、故障支链之间是否垂直，以及故障支链是否在同一个方程面中平行、故障支链是否在同一个方程面中垂直。
进一步，所述第二步的故障方程由6个不等式组成：
f1-f3-f7+f9≠0 ①
f4+f6-f10-f12≠0 ②
f2-f5-f8+f11≠0 ③
f5+f6+f11+f12≠0 ④
f1+f2+f7+f8≠0 ⑤
f3+f4+f9+f10≠0 ⑥
其中，f1表示1号支链的输出值，f2表示2号支链的输出值，f3表示3号支链的输出值，f4表示4号支链的输出值，f5表示5号支链的输出值，f6表示6号支链的输出值，f7表示7号支链的输出值，f8表示8号支链的输出值，f9表示9号支链的输出值，f10表示10号支链的输出值，f11表示11号支链的输出值，f12表示12号支链的输出值；①代表1号故障方程，②代表2号故障方程，③代表3号故障方程，④代表4号故障方程，⑤代表5号故障方程，⑥代表6号故障方程；①、②、③为非全平行关系方程面，④、⑤、⑥为全平行关系方程面。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述并联式六维加速度传感器的容错解耦方法的传感器。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：在不破坏六维加速度传感器的自身结构、不添加任何外部辅助测量设备的前提下，通过简单的加减法高效运算，就能够实现单支链、双支链、三支链的故障诊断和故障修复，确保了六维加速度传感器系统能够“带病”正常工作。
附图说明
图1是本发明实施例提供的并联式六维加速度传感器的容错解耦方法流程图。
图2是本发明中的故障方程的12个“可诊断组元”示意图。
图3是本发明中的故障支链的12个“可修复组元”示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明能够解决传统技术中普遍存在的故障诊断、故障修复这个难题，有利于促进六维加速度传感器的实用化和仪器化进程。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的并联式六维加速度传感器的容错解耦方法包括以下步骤：
S101：归纳故障方程的可诊断组元和故障支链的可修复组元；
S102：将传感器在测量过程中出现的故障方程与可诊断组元匹配处理，得到故障支链的序号；
S103：将故障支链的序号及对应的故障方程的序号与可修复组元匹配处理，计算故障支链的修复值；
S104：故障支链的修复值代入加速度解耦方程中，计算待测的六维加速度值。
在本发明的优选实施例中个，步骤S101的归纳标准为：故障支链之间是否平行、故障支链之间是否垂直，以及故障支链是否在同一个方程面中平行、故障支链是否在同一个方程面中垂直。
在本发明的优选实施例中个，步骤S102的故障方程由6个不等式组成：
f1-f3-f7+f9≠0 ①
f4+f6-f10-f12≠0 ②
f2-f5-f8+f11≠0 ③
f5+f6+f11+f12≠0 ④
f1+f2+f7+f8≠0 ⑤
f3+f4+f9+f10≠0 ⑥
其中，f1表示1号支链的输出值，f2表示2号支链的输出值，f3表示3号支链的输出值，f4表示4号支链的输出值，f5表示5号支链的输出值，f6表示6号支链的输出值，f7表示7号支链的输出值，f8表示8号支链的输出值，f9表示9号支链的输出值，f10表示10号支链的输出值，f11表示11号支链的输出值，f12表示12号支链的输出值；①代表1号故障方程，②代表2号故障方程，③代表3号故障方程，④代表4号故障方程，⑤代表5号故障方程，⑥代表6号故障方程；①、②、③为非全平行关系方程面，④、⑤、⑥为全平行关系方程面。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
如图2和图3所示，故障方程的“可诊断组元”和故障支链的“可修复组元”的归纳方法如下：
并联式六维加速度传感器的支链总数为12，故当有1个支链发生故障时，共有
种故障情况，涉及到的故障方程组合为①⑤、①⑥、③⑤、③④、②⑥、②④。
当有2个支链发生故障时，共有
种故障情况；
(1)2故障支链垂直，且在同一个方程面中垂直，可通过④②③、⑤①③、⑥①②判断出对应的12种支链故障情况。
(2)2故障支链垂直，但不在同一个方程面中垂直，可通过①⑤和②⑥、①⑤和③④、①⑤和②④、①⑥和③⑤、①⑥和③④、①⑥和②④、②⑥和③⑤、②⑥和③④、②⑥和①⑤判断出对应的36种支链故障情况。
(3)2故障支链平行，且在非全平行关系方程面平行，可通过①⑤、①⑥、③⑤、③④、②⑥、②④判断出对应的6种故障情况。
(4)2故障支链平行，但不在非全平行关系方程面平行，可通过①⑤⑥、②④⑥、③④⑤判断出对应的12种支链故障情况。
当有3支链出现故障时，共有
种；
(1)3故障支链垂直，且不在一个方程面内垂直，可通过①②③④⑤⑥判断出对应的16种支链故障情况。
(2)3故障支链垂直，且有2个故障支链在同一个方程面中，可通过④②③①⑤、④②③①⑥、⑤①③②⑥、⑤①③②④、⑥①②③⑤、⑥①②③④判断出对应的48种支链故障情况。
(3)2故障支链在非全平行关系的方程面垂直，且另1个故障支链与这2个支链中的1个不在非全平行关系方程面内平行，可通过④②③和③⑤、④②③和③④、④②③和②⑥、④②③和②④、⑤①③和①⑤、⑤①③和①⑥、⑤①③和③⑤、⑤①③和③④、⑥①②和①⑤、⑥①②和①⑥、⑥①②和②⑥、⑥①②和②④判断出对应的48种支链故障情况。
(4)2故障支链既在非全平行关系的方程面平行又在全平行关系方程面平行，且另1个故障支链与这2个支链中的1个不在非全平行关系方程面平行。可通过①⑤和②⑥、①⑤和③④、①⑤和②④、①⑥和③⑤、①⑥和③④、①⑥和②④、②⑥和③⑤、②⑥和③④、②⑥和①⑤、②④和①⑤、②④和①⑥、②④和③⑤、③⑤和②⑥、③⑤和②④、③⑤和①⑥、③④和①⑤、③④和①⑥、③④和②⑥判断出对应的36种支链故障情况。
(5)2故障支链垂直，且不在非全平行关系方程面垂直，另1个故障支链与这2个支链中1个不在非全平行关系方程面平行，可通过①⑤⑥和③④、①⑤⑥和②④、②④⑥和①⑤、②④⑥和③⑤、③④⑤和①⑥、③④⑤和②⑥判断出对应的48种支链故障情况。
举一个具体的例子。假设，传感器在测量过程中，支链的输出信号满足了故障方程①、③、⑤、⑥。此时，应该与“可诊断组元”中的①⑤、①⑥、③⑤、①③⑤、①⑤⑥这5个组合进行匹配处理，得到故障支链序号。
故障修复过程是将在诊断过程中得到的故障支链序号及对应的故障方程序号与“可修复组元”进行匹配处理，匹配的方法与诊断过程一致，得出的结果就是故障支链的修复值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种并联式六维加速度传感器的容错解耦方法，其特征在于，所述并联式六维加速度传感器的容错解耦方法包括：
第一步，归纳故障方程的可诊断组元和故障支链的可修复组元；
第二步，将传感器在测量过程中出现的故障方程与可诊断组元匹配处理，得到故障支链的序号；
第三步，将故障支链的序号及对应的故障方程的序号与可修复组元匹配处理，计算故障支链的修复值；
第四步，故障支链的修复值代入加速度解耦方程中，计算待测的六维加速度值；
所述第一步的归纳标准为：故障支链之间是否平行、故障支链之间是否垂直，以及故障支链是否在同一个方程面中平行、故障支链是否在同一个方程面中垂直；
所述故障方程由6个不等式组成：
f1-f3-f7+f9≠0 ①
f4+f6-f10-f12≠0 ②
f2-f5-f8+f11≠0 ③
f5+f6+f11+f12≠0 ④
f1+f2+f7+f8≠0 ⑤
f3+f4+f9+f10≠0 ⑥
其中，f1表示1号支链的输出值，f2表示2号支链的输出值，f3表示3号支链的输出值，f4表示4号支链的输出值，f5表示5号支链的输出值，f6表示6号支链的输出值，f7表示7号支链的输出值，f8表示8号支链的输出值，f9表示9号支链的输出值，f10表示10号支链的输出值，f11表示11号支链的输出值，f12表示12号支链的输出值；①代表1号故障方程，②代表2号故障方程，③代表3号故障方程，④代表4号故障方程，⑤代表5号故障方程，⑥代表6号故障方程；①、②、③为非全平行关系方程面，④、⑤、⑥为全平行关系方程面；
所述故障方程的可诊断组元和故障支链的可修复组元的归纳方法包括：
并联式六维加速度传感器的支链总数为12，故当有1个支链发生故障时，共有
种故障情况，涉及到的故障方程组合为①⑤、①⑥、③⑤、③④、②⑥、②④；
当有2个支链发生故障时，共有
种故障情况；
(1)2故障支链垂直，且在同一个方程面中垂直，通过④②③、⑤①③、⑥①②判断出对应的12种支链故障情况；
(2)2故障支链垂直，但不在同一个方程面中垂直，可通过①⑤和②⑥、①⑤和③④、①⑤和②④、①⑥和③⑤、①⑥和③④、①⑥和②④、②⑥和③⑤、②⑥和③④、②⑥和①⑤判断出对应的36种支链故障情况；
(3)2故障支链平行，且在非全平行关系方程面平行，通过①⑤、①⑥、③⑤、③④、②⑥、②④判断出对应的6种故障情况；
(4)2故障支链平行，但不在非全平行关系方程面平行，可通过①⑤⑥、②④⑥、③④⑤判断出对应的12种支链故障情况；
当有3支链出现故障时，共有
种；
(1)3故障支链垂直，且不在一个方程面内垂直，通过①②③④⑤⑥判断出对应的16种支链故障情况；
(2)3故障支链垂直，且有2个故障支链在同一个方程面中，可通过④②③①⑤、④②③①⑥、⑤①③②⑥、⑤①③②④、⑥①②③⑤、⑥①②③④判断出对应的48种支链故障情况；
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(5)2故障支链垂直，且不在非全平行关系方程面垂直，另1个故障支链与这2个支链中1个不在非全平行关系方程面平行，通过①⑤⑥和③④、①⑤⑥和②④、②④⑥和①⑤、②④⑥和③⑤、③④⑤和①⑥、③④⑤和②⑥判断出对应的48种支链故障情况。
2.一种应用权利要求1所述并联式六维加速度传感器的容错解耦方法的传感器。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN105300406A (zh) * | 2015-09-17 | 2016-02-03 | 北京控制工程研究所 | 一种基于平衡方程等价性的陀螺故障诊断方法 |
| CN105353168A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-02-24 | 南京林业大学 | 一种预紧型六维加速度传感器及其故障自诊断方法 |
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Family Cites Families (1)
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105300406A (zh) * | 2015-09-17 | 2016-02-03 | 北京控制工程研究所 | 一种基于平衡方程等价性的陀螺故障诊断方法 |
| CN105353168A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-02-24 | 南京林业大学 | 一种预紧型六维加速度传感器及其故障自诊断方法 |
| CN107643425A (zh) * | 2017-08-18 | 2018-01-30 | 南京林业大学 | 六维加速度传感器及故障诊断方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Decoupling Analysis of a Six-Dimensional Force Sensor Bridge Fault;GUANGYU HU 等;《IEEE Access》;20171218;第6卷;第7029-7036页 * |
| 并联式六维加速度传感器故障诊断与修复;李成刚 等;《振动与冲击》;20171231;第36卷(第15期);第222-229页 * |
| 并联式六维加速度传感器的混合解耦及误差自补偿算法;尤晶晶 等;《仪器仪表学报》;20151031;第36卷(第10期);第2249-2257页 * |
| 并联式六维加速度传感器的误差及容错处理;尤晶晶 等;《光学 精密工程》;20150930;第23卷(第9期);第2522-2532页 * |
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