CN110213735A - 一种永磁电机的智能控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种永磁电机的智能控制方法，该方法包括：服务器接收由汇聚节点传送的各永磁电机的工作状态数据，其中永磁电机上设有多个传感器节点，传感器节点采集所监测永磁电机的工作状态数据并发送至所述汇聚节点，所述工作状态数据包括所监测永磁电机的温度数据；所述服务器对接收的温度数据进行分析，在一传感器节点的温度数据超出预设的第一温度阈值时，所述服务器向对应的伺服控制器发送停机指令，以通过所述对应的伺服控制器控制对应的永磁电机停机。

Description

一种永磁电机的智能控制方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种永磁电机的智能控制方法。
背景技术
目前永磁电机在多个领域中都有应用，给人们的生产带来了很多便利，提高了生产效率，但是永磁电机在工作时需要对其工作状态进行检测，以实现预估电机状态和及时处理故障的目的。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种永磁电机的智能控制方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种永磁电机的智能控制方法，该方法包括：
服务器接收由汇聚节点传送的各永磁电机的工作状态数据，其中永磁电机上设有多个传感器节点，传感器节点采集所监测永磁电机的工作状态数据并发送至所述汇聚节点，所述工作状态数据包括所监测永磁电机的温度数据；
所述服务器对接收的温度数据进行分析，在一传感器节点的温度数据超出预设的第一温度阈值时，所述服务器向对应的伺服控制器发送停机指令，以通过所述对应的伺服控制器控制对应的永磁电机停机。
在一种能够实现的方式中，在一传感器节点的温度数据在预设的第二温度阈值和所述第一温度阈值范围内时，所述服务器向对应的伺服控制器发送降功率指令，以通过所述对应的伺服控制器控制对应的永磁电机降功率运行，其中所述第二温度阈值小于所述第一温度阈值。
优选地，所述控制对应的永磁电机降功率运行，包括：控制对应的永磁电机按照斜率为-1/5降功率运行。
在一种能够实现的方式中，所述工作状态数据还包括所监测永磁电机的轴承振动数据，所述服务器对接收的轴承振动数据进行分析，在检测到一永磁电机的轴承振动数据异常时，所述服务器向对应的伺服控制器发送停机指令。
在一种能够实现的方式中，所述服务器还接收各伺服控制器采集的永磁电机电流信号，所述服务器根据永磁电机电流信号、温度数据和轴承振动数据判断对应的永磁电机是否发生电机退磁故障，判断为是时，所述服务器向对应的伺服控制器发送停机指令。
本发明的有益效果为：能够基于永磁电机的工作状态数据智能控制永磁电机的运行状态，实现了永磁电机的过温保护和异常自动停机，能够帮助工作人员早期发现永磁电机的故障，减少维护量，提高了永磁电机运行的可靠性。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一个示例性实施例的一种永磁电机的智能控制方法的流程示意图；
图2是本发明一个示例性实施例的传感器节点将采集所监测永磁电机的工作状态数据发送至汇聚节点的流程示意图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本发明实施例提供了一种永磁电机的智能控制方法，该方法包括：
S1服务器接收由汇聚节点传送的各永磁电机的工作状态数据，其中永磁电机上设有多个传感器节点，传感器节点采集所监测永磁电机的工作状态数据并发送至所述汇聚节点，所述工作状态数据包括所监测永磁电机的温度数据。
S2所述服务器对接收的温度数据进行分析，在一传感器节点的温度数据超出预设的第一温度阈值时，所述服务器向对应的伺服控制器发送停机指令，以通过所述对应的伺服控制器控制对应的永磁电机停机。优选地，所述第一温度阈值预设取值为150℃。所述对应的伺服控制器，指的是，与温度数据超出预设的第一温度阈值所对应的永磁电机连接的伺服控制器。
在一种能够实现的方式中，在一传感器节点的温度数据在预设的第二温度阈值和所述第一温度阈值范围内时，所述服务器向对应的伺服控制器发送降功率指令，以通过所述对应的伺服控制器控制对应的永磁电机降功率运行，其中所述第二温度阈值小于所述第一温度阈值。
优选地，所述第二温度阈值取值为135℃。
优选地，所述控制对应的永磁电机降功率运行，包括：控制对应的永磁电机按照斜率为-1/5降功率运行。在另一种实施方式中，所述控制对应的永磁电机降功率运行，包括：控制对应的永磁电机按照斜率为-1/7降功率运行。
在一种能够实现的方式中，所述工作状态数据还包括所监测永磁电机的轴承振动数据，所述服务器对接收的轴承振动数据进行分析，在检测到一永磁电机的轴承振动数据异常时，所述服务器向对应的伺服控制器发送停机指令。在一种实施方式中，可根据轴承振动数据建立相应的轴承故障判断模型，以通过模型判断永磁电机的轴承振动数据是否异常。
在一种能够实现的方式中，所述服务器还接收各伺服控制器采集的永磁电机电流信号，所述服务器根据永磁电机电流信号、温度数据和轴承振动数据判断对应的永磁电机是否发生电机退磁故障，判断为是时，所述服务器向对应的伺服控制器发送停机指令。在一种实施方式中，针对电机退磁故障，可建立基于D-S理论的多源传感融合故障诊断模型，以通过模型判断永磁电机是否发生电机退磁故障。
本发明上述实施例能够基于永磁电机的工作状态数据智能控制永磁电机的运行状态，实现了永磁电机的过温保护和异常自动停机，能够帮助工作人员早期发现永磁电机的故障，减少维护量，提高了永磁电机运行的可靠性。
在一种实施例中，如图2所示，所述传感器节点采集所监测永磁电机的工作状态数据并发送至所述汇聚节点，包括：
S101传感器节点在网络初始化时接收汇聚节点广播的邻居节点列表构建消息，传感器节点通过信息交互获取邻居节点信息，并构建邻居节点列表，其中邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点。
S102传感器节点将相对于自身距离汇聚节点更近的邻居节点作为备选中继节点，构建备选中继节点列表。
S103传感器节点计算其对所构建备选中继节点列表中各备选中继节点的初始信任度，并按照初始信任度由大到小的顺序对各备选中继节点进行排序。其中，所述初始信任度的计算公式为：
式中，Tij(0)为传感器节点i对其备选中继节点j的初始信任度，dik为传感器节点i对其第k个备选中继节点的初始信任度，ni为传感器节点i具有的备选中继节点数量，Mij为所述备选中继节点j具有的备选中继节点数量，Mik为所述第k个备选中继节点具有的备选中继节点数量，α、β皆为预设的信任度影响因子，且α、β皆小于1。
S104初始时传感器节点选择排序最前的备选中继节点作为下一跳节点，将自身缓存的工作状态数据发送至所述下一跳节点。
S105在一个时间段Δt后，传感器节点根据该下一跳节点的状态更新该下一跳节点的信任度，若更新后该下一跳节点的信任度小于预设的信任度下限，传感器节点将该下一跳节点从备选中继节点列表中剔除，并在备选中继节点列表中重新选择排序最前的备选中继节点作为下一跳节点。
本实施例设定了传感器节点向汇聚节点发送工作状态数据的路由转发机制，其中传感器节点将相对于自身距离汇聚节点更近的邻居节点作为备选中继节点，限定了工作状态数据传输的方向，避免路由路径过长导致的能量损耗；本实施例基于距离和距离汇聚节点更近的邻居节点数目两个因素，进一步提出了传感器节点对各备选中继节点的初始信任度的计算公式，由该计算公式可知，传感器节点的各备选中继节点，与该传感器节点距离更近、具有的备选中继节点数目更多的备选中继节点具有更大的初始信任度，在初始时传感器节点选择排序最前的(即初始信任度更大的)备选中继节点作为下一跳节点，有利于提高工作状态数据转发的可靠性，节省工作状态数据转发的能耗，进而节省对永磁电机进行控制的通信成本。
当传感器节点的当前下一跳节点的信任度低于预设的信任度下限时，传感器节点重新选择下一跳节点，有利于均衡各备选中继节点的能耗，提高工作状态数据收集的可靠性，保障对永磁电机控制的精度。
其中，每到下一个时间段Δt，传感器节点重新获取下一跳节点的工作状态数据转发信息，并根据下一跳节点的工作状态数据转发信息更新其对该下一跳节点的信任度。
其中，Δt的优选值为1小时。Δt还可以设定为2小时或30分钟等。
在一种能够实现的方式中，传感器节点根据该下一跳节点的状态更新该下一跳节点的信任度，包括：与该下一跳节点进行信息交互，获取其当前剩余能量信息以及在上一个时间段Δt内的工作状态数据转发信息，根据获取的信息更新该下一跳节点的信任度；
其中所述信任度的更新公式为：
式中，Tij(l)表示传感器节点i在第l个时间段Δt后更新的对其备选中继节点j的信任度，Tij(l-1)表示传感器节点i在第l-1个时间段Δt后更新的对其备选中继节点j的信任度，l≥1，传感器节点i对其备选中继节点j的初始信任度为Tij(0)，
其中，Emax为预设的能量上限，Emin为预设的能量下限，Eij(l)为传感器节点i在第l个时间段Δt后获取的所述备选中继节点j的当前剩余能量，
其中，bij(l)为所述备选中继节点j在第l个时间段Δt内帮传感器节点i转发工作状态数据包的数目，Bj(l)为所述备选中继节点j在第l个时间段Δt内转发工作状态数据包的总数目，Bij(l)为传感器节点i在第l个时间段Δt内向所述备选中继节点j发送工作状态数据包的总数目，σ1为基于能量的信任度衰减因子，σ2为基于工作状态数据转发的信任度衰减因子，σ1∈(0.1，0.2]，σ2∈(0.2，0.3]。
本实施例基于能量和工作状态数据转发有效性两方面因素，创新性地提出了信任度的更新公式，该更新公式能够较好地反映能量衰减以及工作状态数据转发效率对信任度的影响。传感器节点基于时间的推移不断更新其对下一跳节点的信任度，具有一定的鲁棒性。根据该更新公式更新下一跳节点的信任度，将有利于促使传感器节点选择当前剩余能量更大且转发工作状态数据效率更高的备选中继节点作为下一跳，进而有效均衡网络各传感器节点的能耗，提高工作状态数据传输至汇聚节点的可靠性，进而保障对永磁电机进行控制的可靠度。
在一种能够实现的方式中，传感器节点根据当前剩余能量设定其距离阈值，若与汇聚节点的距离不超过设定的距离阈值，则直接将自身缓存的工作状态数据发送至汇聚节点，否则在其备选中继节点列表中选择下一跳节点；所述距离阈值的设定公式为：
式中，Hi(t)为传感器节点i在第t个周期设定的距离阈值，为传感器节点i可调节的最大通信距离，为传感器节点i可调节的最小通信距离，Ei为传感器节点i的当前剩余能量，Emax为预设的能量上限，，δ为预设的调节因子，δ的取值范围为[0.85，0.95]。
本实施例根据传感器节点的当前剩余能量设定了距离阈值的设定公式，传感器节点若与汇聚节点的距离超过设定的距离阈值，则采取中继路由的方式将工作状态数据传输至中继节点，有利于降低传感器节点消耗能量的速率，避免传感器节点快速失效，有效延长了传感器节点的工作周期，为对永磁电机进行可靠控制奠定了数据基础。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种永磁电机的智能控制方法，其特征是，该方法包括：
服务器接收由汇聚节点传送的各永磁电机的工作状态数据，其中永磁电机上设有多个传感器节点，传感器节点采集所监测永磁电机的工作状态数据并发送至所述汇聚节点，所述工作状态数据包括所监测永磁电机的温度数据；
所述服务器对接收的温度数据进行分析，在一传感器节点的温度数据超出预设的第一温度阈值时，所述服务器向对应的伺服控制器发送停机指令，以通过所述对应的伺服控制器控制对应的永磁电机停机。
2.根据权利要求1所述的一种永磁电机的智能控制方法，其特征是，在一传感器节点的温度数据在预设的第二温度阈值和所述第一温度阈值范围内时，所述服务器向对应的伺服控制器发送降功率指令，以通过所述对应的伺服控制器控制对应的永磁电机降功率运行，其中所述第二温度阈值小于所述第一温度阈值。
3.根据权利要求2所述的一种永磁电机的智能控制方法，其特征是，所述控制对应的永磁电机降功率运行，包括：控制对应的永磁电机按照斜率为-1/5降功率运行。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种永磁电机的智能控制方法，其特征是，所述工作状态数据还包括所监测永磁电机的轴承振动数据，所述服务器对接收的轴承振动数据进行分析，在检测到一永磁电机的轴承振动数据异常时，所述服务器向对应的伺服控制器发送停机指令。
5.根据权利要求4所述的一种永磁电机的智能控制方法，其特征是，所述服务器还接收各伺服控制器采集的永磁电机电流信号，所述服务器根据永磁电机电流信号、温度数据和轴承振动数据判断对应的永磁电机是否发生电机退磁故障，判断为是时，所述服务器向对应的伺服控制器发送停机指令。
6.根据权利要求1所述的一种永磁电机的智能控制方法，其特征是，所述传感器节点采集所监测永磁电机的工作状态数据并发送至所述汇聚节点，包括：
S101传感器节点在网络初始化时接收汇聚节点广播的邻居节点列表构建消息，传感器节点通过信息交互获取邻居节点信息，并构建邻居节点列表，其中邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点；
S102传感器节点将相对于自身距离汇聚节点更近的邻居节点作为备选中继节点，构建备选中继节点列表；
S103传感器节点计算其对所构建备选中继节点列表中各备选中继节点的初始信任度，并按照初始信任度由大到小的顺序对各备选中继节点进行排序；
S104初始时传感器节点选择排序最前的备选中继节点作为下一跳节点，将自身缓存的工作状态数据发送至所述下一跳节点；
S105在一个时间段Δt后，传感器节点根据该下一跳节点的状态更新该下一跳节点的信任度，若更新后该下一跳节点的信任度小于预设的信任度下限，传感器节点将该下一跳节点从备选中继节点列表中剔除，并在备选中继节点列表中重新选择排序最前的备选中继节点作为下一跳节点。
7.根据权利要求6所述的一种永磁电机的智能控制方法，其特征是，所述初始信任度的计算公式为：
式中，Tij(0)为传感器节点i对其备选中继节点j的初始信任度，dik为传感器节点i对其第k个备选中继节点的初始信任度，ni为传感器节点i具有的备选中继节点数量，Mij为所述备选中继节点j具有的备选中继节点数量，Mik为所述第k个备选中继节点具有的备选中继节点数量，α、β皆为预设的信任度影响因子，且α、β皆小于1。
8.根据权利要求7所述的一种永磁电机的智能控制方法，其特征是，传感器节点根据该下一跳节点的状态更新该下一跳节点的信任度，包括：与该下一跳节点进行信息交互，获取其当前剩余能量信息以及在上一个时间段Δt内的工作状态数据转发信息，根据获取的信息更新该下一跳节点的信任度；
其中所述信任度的更新公式为：
式中，Tij(l)表示传感器节点i在第l个时间段Δt后更新的对其备选中继节点j的信任度，Tij(l-1)表示传感器节点i在第l-1个时间段Δt后更新的对其备选中继节点j的信任度，l≥1，传感器节点i对其备选中继节点j的初始信任度为Tij(0)，
其中，Emax为预设的能量上限，Emin为预设的能量下限，Eij(l)为传感器节点i在第l个时间段Δt后获取的所述备选中继节点j的当前剩余能量，
其中，bij(l)为所述备选中继节点j在第l个时间段Δt内帮传感器节点i转发工作状态数据包的数目，Bj(l)为所述备选中继节点j在第l个时间段Δt内转发工作状态数据包的总数目，Bij(l) 为传感器节点i在第l个时间段Δt内向所述备选中继节点j发送工作状态数据包的总数目，σ1为基于能量的信任度衰减因子，σ2为基于工作状态数据转发的信任度衰减因子，σ1∈(0.1,0.2],σ2∈(0.2,0.3]。
9.根据权利要求1所述的一种永磁电机的智能控制方法，其特征是，传感器节点根据当前剩余能量设定其距离阈值，若与汇聚节点的距离不超过设定的距离阈值，则直接将自身缓存的工作状态数据发送至汇聚节点，否则在其备选中继节点列表中选择下一跳节点。
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