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基于系統數學模型的小波頻帶分析與檢測傳感器突變信號的方法

時間:2019-11-27 09:11:26來源:電子發燒友 作者:admin 點擊:
在測控系統中,傳感器的輸出信號受多種因素的影響,常發生突變。這些突變點數值包含有重要的故障信息,準確捕捉并區分導致這些突變點產生的原因,是傳感器故障診斷的關鍵.

4、實驗研究

以某恒壓供水系統進行實驗研究,如圖4所示,壓力傳感器為LDG-S型.經測試,廣義對象的傳遞函數G(s)=l/(0.22s+1)。調節器參數設定值:比例度P=142%,積分時間ti=3 s,微分時間td=2 s,由此可估計出低頻段頻率小于4 Hz.在系統穩定的不同時刻,調整給定值以模擬給定輸入突變信號,調整零點以模擬傳感器恒偏差故障,調整調節器比例度以模擬調節器故障,頻繁啟停周圍電機以模擬電磁場引起的傳感器輸出突變,采集各種情況下的實驗數據.系統的采樣頻率f=128 Hz,分析頻率fo=64 Hz,選用db4小波對信號進行了4層分解,這樣低頻空間的信號頻率范圍是0~4 Hz,高頻空間的信號頻率范圍是4~64 Hz,并對分析所得的高頻系數進行了硬閾值去噪處理,然后按照式(1)進行能量比統計,結果見表3.由表3可知,實驗結果與表2的仿真結果和表1的理論分析結果相一致,說明了本方法的有效性.

基于系統數學模型的小波頻帶分析與檢測傳感器突變信號的方法

5、結論

傳感器輸出的突變信號包含著很重要的故障信息,突變原因不同,突變信號的頻率組成不同.對于時間常數較大的被控對象,通常由給定輸入變化、干擾變化、控制器故障及執行器故障引起的傳感器突變信號中,一般只有低頻成份。被控對象故障引起的突變信號中,一般也只有低頻成份.由外部電磁場干擾引起的突變信號一般為脈沖信號,包含低頻成份和較多的高頻成份.由傳感器偏差故障的突變信號中,除含有低頻成份外,還含有少量的高頻分量。

本文中提出的基于系統數學模型的小波頻帶分析方法,對數學模型的精度要求不高,能夠有效地診斷出傳感器的故障,為傳感器的故障檢測與性能評估提供了新的思路.

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