CN110991074B - 一种位移传感器测量数据有效性的判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种位移传感器测量数据有效性的判定方法，首先根据控制器输出电流及位移传感器反馈位移绘制“电流‑速度”特性曲线S；将绘制的曲线S计算当前输出电流对应的速度值，同时采集设备的当前运行速度，并将二者分别存入计算速度域和测量速度域，计算当前的速度距离；然后用标准化函数对得到的速度距离进行转化，生成标准速度距离；最后设定速度阈值，当标准速度距离小于等于设定的速度阈值时，则当前设备运行状态良好，当标准速度距离大于设定的速度阈值时，则当前设备运行状态异常停止电流输出，同时触发报警信号，本发明的判定方法有效的降低了设备运行的安全风险。
Description
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，涉及一种位移传感器测量数据有效性的判定方法。
背景技术
位移传感器广泛应用于工业自动化领域，其可靠有效的测量数据对实现自动控制是必不可少的。工程机械设备工作环境恶劣、使用频率高、劳动强度大，容易发生故障，在运行过程中时常由于机械结构卡阻、液压流量不足、传感器连接点错位、电磁干扰等外部原因造成位移传感器测量数据失效，如果没有及时对失效数据做处理，轻则导致设备动作不正常，重则造成设备损坏甚至影响人员的生命安全，因此，对位移传感器的测量数据进行有效判定后，再去控制设备动作，尤为关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种位移传感器测量数据有效性的判定方法，解决因非位移传感器自身故障而引起的无效数据作为控制程序计算数据，从而出现设备动作异常的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种位移传感器测量数据有效性的判定方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，根据控制器输出电流及位移传感器反馈位移绘制“电流-速度”特性曲线S；
步骤2，根据步骤1绘制的曲线S计算当前输出电流对应的速度值，同时采集设备的当前运行速度，并将二者分别存入计算速度域和测量速度域，然后计算当前的速度距离；
步骤3，用标准化函数对经步骤2得到的速度距离进行转化，生成标准速度距离；
步骤4，设定速度阈值，当标准速度距离小于等于设定的速度阈值时，则当前设备运行状态良好，当标准速度距离大于设定的速度阈值时，则当前设备运行状态异常。
本发明的特点还在于：
其中步骤1中，绘制“电流-速度”特性曲线S时，将控制器输出电流范围按规定的电流基本单位划分为N个区间，在每个区间多次测量特定电流值下的位移传感器反馈速度，经过复合滤波对每个区间“电流-速度”做线性插值处理，则曲线S可表示为{L1(i)|i＞0,i≤N}，L1(i)是第i个区间“电流-速度”线性函数；
其中步骤2中计算速度域和测量速度域存储的是Δt时间内最新的M次数据，M为Δt时间内的采集次数；
其中速度距离为计算速度域和测量速度域之间的欧式距离：
将第k次计算速度域表示为a(v11(k),v12(k),...,v1M(k))，测量速度域表示为b(v21(k),v22(k),...,v2M(k))，则第k次的速度距离
其中步骤3中标准化函数为1-e-d/1+e-d，其中d为当前速度距离；
其中步骤4中，速度阈值需要根据曲线S进行调节，调节范围为[0,1)。
本发明的有益效果是：
通过判定位移传感器测量数据是否有效，当数据有效时作程序判断依据，当数据无效时作异常处理，防止安全风险发生，同时，检测到无效数据时会触发报警信号，帮助维护人员第一时间排查影响设备正常运行的故障，提高设备的维修效率，这种判定方法通过计算机程序即可实现，无需额外的硬件成本投入。
附图说明
图1为本发明的一种位移传感器测量数据有效性的判定方法的流程示意图；
图2为本发明的一种位移传感器测量数据有效性的判定方法中实施例所述的测量点1的“电流-速度”与曲线S的对应关系图；
图3为本发明的一种位移传感器测量数据有效性的判定方法中实施例所述的测量点1的标准速度距离与速度阈值曲线对应关系图；
图4为本发明的一种位移传感器测量数据有效性的判定方法中实施例所述的测量点2的“电流-速度”与曲线S的对应关系图；
图5为本发明的一种位移传感器测量数据有效性的判定方法中实施例所述的测量点2的标准速度距离与速度阈值曲线对应关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种位移传感器测量数据有效性的判定方法，如图1所示，具体按以下步骤实施：
步骤1，根据控制器输出电流及位移传感器反馈位移生成“电流-速度”特性曲线(曲线S)。在本步骤中必须要求设备的机械结构、驱动系统、位移传感器及通信功能处于正常稳定状态，将控制器输出电流范围按规定的电流基本单位划分为N个区间，N不宜过大，也不宜过小，只要能完全区分每个区间特性就行，在每个区间多次测量特定电流值下的位移传感器反馈速度，经过复合滤波对每个区间“电流-速度”做线性插值处理，则曲线S可表示为{L1(i)|i＞0,i≤N}，L1(i)是第i个区间“电流-速度”线性函数；
步骤2，根据曲线S计算此次输出电流对应的速度值，同时采集设备的当前运行速度，并将二者分别存入计算速度域和测量速度域，然后计算此次速度距离。计算速度域和测量速度域存储的是Δt时间内最新的M次数据，M为Δt时间内的采集次数，速度距离为计算速度域和测量速度域之间的欧式距离：
如果将第k次计算速度域表示为a(v11(k),v12(k),...,v1M(k))，测量速度域表示为b(v21(k),v22(k),...,v2M(k))，则第k次的速度距离
步骤3，用标准化函数对速度距离进行转化，生成标准速度距离；标准化函数为1-e-d/1+e-d，其中d为当前速度距离，标准化函数不限于使用1-e-d/1+e-d，也可以使用其他单调函数做为标准化函数；
步骤4，当标准速度距离小于等于设定的速度阈值时，则当前设备运行状态良好，当标准速度距离大于设定的速度阈值时，则当前设备运行状态异常，停止电流输出，同时触发报警信号。由于每个曲线S不完全相同，所以对速度阈值需要调节，调节范围为[0,1)，其中，θi为第i电流段对应的速度阈值，速度阈值调节的过小对设备运行检测太过灵敏容易出现误报，速度阈值调节的过大不能准确判断设备运行是否异常，失去检测意义，速度阈值的调节需要根据现场对设备的使用要求来调节，当检测到设备运行异常时报警信号为蜂鸣器响和报警灯闪烁，同时在人机界面显示故障文字信息。
实施例：
在设备运行过程中对两个电流点进行测量，测量时长为1秒，测量结果如图2～图5所示，其中图2和图4是测量点的测量速度在曲线S中的对应关系，横坐标表示控制器输出的电流值，纵坐标表示电流值对应的计算速度；
图3和图5是测量点的标准速度距离与速度阈值曲线的对应关系，横坐标表示的含义为：控制器输出的电流值，纵坐标表示电流值对应的速度阈值；
图2是测量点1在曲线S中的位置，可以看出1秒内在电流为0.58A时测量速度域的所有值都落在了计算速度域的附近，图3是测量点1在速度阈值曲线中的位置，可以看出电流为0.58A时标准速度距离在设定的速度阈值以下，可以判断在电流为0.58A时设备运行状态良好；图4是测量点2在曲线S中的位置，可以看出1秒内在电流为0.98A时测量速度域的所有值也都落在了计算速度域的附近，图3是测量点2在速度阈值曲线中的位置，可以看出电流为0.98A时标准速度距离在设定的速度阈值以上，可以判断在电流为0.98A时设备运行状态异常，此时由于其他原因造成设备运行不稳定，需立即停止设备运行，通过实时监测每个电流值的反馈速度，判断反馈值是否有效，进而准确控制设备运行。
Claims (4)
1.一种位移传感器测量数据有效性的判定方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1，根据控制器输出电流及位移传感器反馈位移绘制“电流-速度”特性曲线S；
步骤2，根据步骤1绘制的曲线S计算当前输出电流对应的速度值，同时采集设备的当前运行速度，并将二者分别存入计算速度域和测量速度域，然后计算当前的速度距离，计算速度域和测量速度域存储的是Δt时间内最新的M次数据，M为Δt时间内的采集次数，速度距离为计算速度域和测量速度域之间的欧式距离：
将第k次计算速度域表示为a(v11(k),v12(k),...,v1M(k))，测量速度域表示为b(v21(k),v22(k),...,v2M(k))，则第k次的速度距离
步骤3，用标准化函数对经步骤2得到的速度距离进行转化，生成标准速度距离，标准化函数为1-e-d/1+e-d，其中d为当前速度距离；
步骤4，设定速度阈值，当标准速度距离小于等于设定的速度阈值时，则当前设备运行状态良好，当标准速度距离大于设定的速度阈值时，则当前设备运行状态异常。
2.根据权利要求1所述的一种位移传感器测量数据有效性的判定方法，其特征在于，所述步骤1中，绘制“电流-速度”特性曲线S时，将控制器输出电流范围按规定的电流基本单位划分为N个区间，在每个区间多次测量特定电流值下的位移传感器反馈速度，经过复合滤波对每个区间“电流-速度”做线性插值处理，则曲线S可表示为{L1(i)|i＞0,i≤N}，L1(i)是第i个区间“电流-速度”线性函数。
3.根据权利要求1所述的一种位移传感器测量数据有效性的判定方法，其特征在于，所述速度距离为计算速度域和测量速度域之间的欧式距离：
将第k次计算速度域表示为a(v11(k),v12(k),...,v1M(k))，测量速度域表示为b(v21(k),v22(k),...,v2M(k))，则第k次的速度距离
4.根据权利要求1所述的一种位移传感器测量数据有效性的判定方法，其特征在于，所述步骤4中，速度阈值需要根据曲线S进行调节，调节范围为[0,1)。
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