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专利号: 2024116310957
申请人: 江苏航运职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-07-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种交流伺服电机智能远程控制监测系统,其特征在于:包括运行数据获取模块、数据库处理模块、数据集成模块、故障评估模块、综合故障预测模块和远程监测控制模块;

所述运行数据获取模块通过安装在交流伺服电机各位置的集成传感器组,实时采集交流伺服电机在运行过程中的运行数据,并通过无线网络传输到远程监测数据库;

所述数据库处理模块用于对数据库中的运行数据进行预处理,获取交流伺服电机工作数据组,将交流伺服电机工作数据组实时存储至远程监测数据库,并提取实时交流伺服电机工作数据组;

所述交流伺服电机工作数据组包括磁场强度变化影响数据组、交流伺服电机扭矩数据组和电流谐波数据组;

所述磁场强度变化影响数据组包括磁场强度cp、电流密度dm和转子角速度zj;

所述交流伺服电机扭矩数据组包括输出扭矩nj、转动惯量gl和转子角加速度zj;

所述电流谐波数据组包括电流谐波幅值dl、基频电流jd、电压谐波幅值dy和有效电压值yd;

所述数据集成模块用于对提取的实时交流伺服电机工作数据组进行汇总计算,获取磁场强度变化系数Cbh、扭矩波动幅度系数Nbd和电流谐波成分影响系数Dlx;

式中,T表示监测周期总时长,dt表示微积分中的微分符号,max(nj)和min(nj)分别表示输出扭矩nj的上限值和下限值,max(nj)-min(nj)表示输出扭矩nj的最大波动幅度,k表示权重系数;

所述故障评估模块用于依据获取的磁场强度变化系数Cbh、扭矩波动幅度系数Nbd和电流谐波成分影响系数Dlx进行汇总计算,获取交流伺服电机的综合故障指数DGZ,并与预设交流伺服电机故障阈值A进行初步对比评估;

所述综合故障预测模块用于在初次评估结果为交流伺服电机运行正常时,通过历史交流伺服电机的运行数据进行逻辑回归,并与交流伺服电机的综合故障指数DGZ相结合进行预测故障概率,构建交流伺服电机故障概率预测指数DJL,并与预设故障预测阈值Z进行二次深度预测评估;

式中,β0表示截距项,表示在所有特征值为零时的预测概率,β1表示交流伺服电机的综合故障指数DGZ的回归系数;

所述远程监测控制模块用于对两次评估不合格数据,依据远程监测数据库中的历史正常数据进行对比修正,并将修正后的参数生成调控指令通过无线网络传输至交流伺服电机。

2.根据权利要求1所述的一种交流伺服电机智能远程控制监测系统,其特征在于:所述运行数据获取模块包括数据采集单元和数据传输单元;

所述数据采集单元用于通过安装在交流伺服电机各位置的集成传感器组,实时采集交流伺服电机在运行过程中的交流伺服电机运行数据;所述集成传感器组包括霍尔效应传感器、电流传感器、旋转编码器、扭矩传感器、电压传感器和加速度传感器;

所述数据传输单元通过无线网络将交流伺服电机运行数据实时传输至远程监测数据库。

3.根据权利要求2所述的一种交流伺服电机智能远程控制监测系统,其特征在于:所述数据库处理模块包括数据预处理单元和数据存储单元;

所述数据预处理单元用于实时接收数据传输单元传输的交流伺服电机运行数据,并对交流伺服电机运行数据进行数据清洗、数据融合、实时监测、噪声滤波和归一化处理,获取交流伺服电机工作数据组;

所述数据存储单元通过被分为实时数据存储库和历史数据存储库的远程监测数据库,将交流伺服电机工作数据组实时存储至实时数据存储库中,当实时数据存储库中进行存储新数据时,数据库会自动将上一组数据转存至历史数据存储库中进行存储。

4.根据权利要求3所述的一种交流伺服电机智能远程控制监测系统,其特征在于:所述数据集成模块包括磁场强度计算单元、扭矩波动幅度计算单元和电流谐波成分影响计算单元;

所述磁场强度计算单元用于依据所获取的磁场强度变化影响数据组进行汇总计算,获取磁场强度变化系数Cbh;

所述扭矩波动幅度计算单元用于依据所获取的交流伺服电机扭矩数据组进行汇总计算,获取扭矩波动幅度系数Nbd。

5.根据权利要求4所述的一种交流伺服电机智能远程控制监测系统,其特征在于:所述电流谐波成分影响计算单元用于依据所获取的电流谐波数据组进行汇总计算,获取电流谐波成分影响系数Dlx。

6.根据权利要求5所述的一种交流伺服电机智能远程控制监测系统,其特征在于:所述故障评估模块包括交流伺服电机故障计算单元和交流伺服电机故障评估单元;

所述交流伺服电机故障计算单元用于依据获取的磁场强度变化系数Cbh、扭矩波动幅度系数Nbd和电流谐波成分影响系数Dlx进行汇总计算,获取交流伺服电机的综合故障指数DGZ;

所述交流伺服电机的综合故障指数DGZ通过以下公式计算获取;

式中,w1、w2和w3分别表示磁场强度变化系数Cbh、扭矩波动幅度系数Nbd和电流谐波成分影响系数Dlx的权重系数,且w1+w2+w3=1,其具体数值由用户根据实际情况进行设定,exp(-Cbh)表示磁场强度变化系数Cbh的负指数函数。

7.根据权利要求6所述的一种交流伺服电机智能远程控制监测系统,其特征在于:所述交流伺服电机故障评估单元将预设交流伺服电机故障阈值A与所获取的交流伺服电机的综合故障指数DGZ进行初步对比评估,并根据评估结果生成警报信息,具体评估方案如下;

当交流伺服电机的综合故障指数DGZ≤预设交流伺服电机故障阈值A时,表示交流伺服电机运行正常,此时不需要进行调节,并触发二次评估机制;

当交流伺服电机的综合故障指数DGZ>预设交流伺服电机故障阈值A时,表示交流伺服电机运行异常,此时触发第一预警信息,并将第一预警信息传输至远程监测控制模块进行调控。

8.根据权利要求7所述的一种交流伺服电机智能远程控制监测系统,其特征在于:所述综合故障预测模块包括交流伺服电机故障预测计算单元和交流伺服电机隐患预测评估单元;

所述交流伺服电机故障预测计算单元用于在初次评估结果为交流伺服电机运行正常时,通过历史交流伺服电机运行数据和实时监测数据随时间变化率进行逻辑回归,并与交流伺服电机的综合故障指数DGZ结合进行预测故障概率,构建交流伺服电机故障概率预测指数DJL。

9.根据权利要求8所述的一种交流伺服电机智能远程控制监测系统,其特征在于:所述交流伺服电机隐患预测评估单元用于将预设故障预测阈值Z与所获取的交流伺服电机故障概率预测指数DJL进行二次对比评估,进一步分析预测交流伺服电机的故障隐患,具体评估方案如下;

当交流伺服电机故障概率预测指数DJL≤预设故障预测阈值Z时,表示交流伺服电机不存在故障隐患,保持继续监测;

当交流伺服电机故障概率预测指数DJL>预设故障预测阈值Z时,表示交流伺服电机存在故障隐患,此时触发第二预警信息,将第二预警信息传输至远程监测控制模块进行调控。

10.根据权利要求9所述的一种交流伺服电机智能远程控制监测系统,其特征在于:所述远程监测控制模块包括指令生成单元和远程控制执行单元;

所述指令生成单元将初次评估和二次评估所生成的交流伺服电机运行异常结果传输至数据存储单元,通过数据存储单元对当前采集的此组交流伺服电机工作数据组进行标注为故障数据,再与历史数据中未被标注的正常数据的平均值进行对比修正,并通过PID控制器进一步调整控制输入值,将修正后的参数生成调控指令,通过无线网络传输至交流伺服电机的控制单元;

所述远程控制执行单元通过交流伺服电机网络通信接口实时接收调控指令,提取出调控指令的目标参数和执行条件,并通过可编程逻辑控制器PLC将调控指令转变为执行信号,交流伺服电机的执行机构根据接收的执行信号进行调整运行状态并通过集成传感器组实时监测运行状态,生成反馈数据。