电气传动故障信号的自动化控制研究
齐明秀 李秀婷 庞正宜 石舜
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齐明秀 李秀婷 庞正宜 石舜,. 电气传动故障信号的自动化控制研究[J]. 信号处理与图像分析,20245. DOI:10.12721/ccn.2024.157302.
摘要: 在现代工业自动化的浪潮中,电气传动系统作为其核心组成部分,已经深入到各类机械设备的运作之中,但是受到系统复杂性增加和长时间运行磨损的影响,电气传动系统难免会出现各种故障,故障若不能及时发现和处理,不仅会影响生产效率,还会引发更严重的设备损坏甚至安全事故。因此,本文将对电气传动故障信号的自动化控制进行研究,以期能够对相关领域有所帮助。
关键词: 电气传动;故障信号;自动化控制
DOI:10.12721/ccn.2024.157302
基金资助:

电气传动系统的故障信号通常表现为电压、电流的异常波动,温度、振动的异常变化等,信号蕴含着丰富的故障信息,是故障诊断和预测的关键。传统的故障诊断方法主要依赖人工巡检和定期维护,但该方式效率低下,且难以及时发现潜在故障。当前传感器技术、信号处理技术和人工智能技术的快速发展,对电气传动故障信号的自动化检测与控制成为可能,能够大幅度提升设备运行的稳定性和安全性。

一、电气传动故障信号自动化控制的价值

(一)提高生产效率与降低成本

在传统的工业生产中,设备故障会导致生产线的停顿,进而造成生产效率的下降和生产成本的增加,而电气传动故障信号的自动化控制能够实时监测设备的运行状态,一旦发现异常信号,便可以迅速做出反应,及时排除故障,从而最大程度地减少生产中断的时间,能够提高生产效率,降低因设备停机造成的成本损失。

(二)增强系统稳定性与安全性

电气传动系统的稳定运行直接关系到整个生产流程的安全与效率,故障信号的自动化控制通过实时监测和快速响应,能够有效预防和控制潜在的安全风险,比如在电力系统中,自动化控制系统可以及时发现电压、电流的异常波动,并通过自动调节或切断故障部分来防止事故的扩大[1]

(三)提升设备管理水平与智能化程度

随着工业4.0时代的到来,智能化、自动化已经成为工业发展的趋势,电气传动故障信号的自动化控制作为智能化管理的重要组成部分,能够为企业提供大量的设备运行数据。通过对数据的分析,企业可以更加精准地了解设备的运行状态和性能,进而制定出更为合理的设备维护和管理策略。

(四)推动技术创新与产业升级

电气传动故障信号的自动化控制作为现代工业技术的重要组成部分,其不断的发展和创新也推动了整个工业领域的技术进步和产业升级,随着自动化控制技术的不断深入应用,许多企业开始意识到其带来的巨大价值,并纷纷投入到相关技术的研发和应用中,不仅提高了企业的核心竞争力,还为整个工业领域的发展注入了新的活力。

二、电气传动故障信号自动化控制的实现

(一)故障信息采集

传感器是故障信息采集的关键设备,能够将电气传动系统的各种物理量,比如电压、电流、温度、振动等,转换为可测量的电信号。在电气传动系统中,常用的传感器包括电压传感器、电流传感器、温度传感器和振动传感器等,传感器能够实时监测系统的运行状态,并将采集到的数据传输给控制系统进行分析和处理。为了提高故障信息采集的准确性和可靠性,需要选择高精度、高稳定性的传感器,并合理布置传感器的位置,确保能够全面、准确地反映电气传动系统的运行状态。

在电气传动系统中,数据采集卡或数据采集模块负责将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号,并传输给控制系统进行处理,数据采集的精度和速度直接影响到故障信息采集的准确性和实时性。为了提高数据采集的精度和速度,需要选择高性能的数据采集卡或数据采集模块,并合理配置数据采集参数,如采样频率、量化位数等,且需要对数据采集系统进行校准和调试,确保采集到的数据真实、准确[2]

(二)故障信息分析

随着人工智能技术的发展,模式识别和机器学习在电气传动故障信息分析中的应用越来越广泛,通过对大量故障样本进行学习,提取出故障的特征模式,然后对新的故障信号进行识别和分析,其优点在于能够自动地从数据中提取有用的信息,而无需人工干预。特征提取是故障信息分析的关键步骤,需要从预处理后的信号中提取出能够反映故障特征的信息,如幅值、频率、波形等,特征将作为后续分类和识别的依据;为了提高分析的准确性,还需要对提取出的特征进行选择和优化,保留最有代表性的特征。在提取出故障特征后,需要选择合适的分类器对故障进行分类和识别,可以通过机器学习算法实现,如支持向量机(原理如图1所示)、神经网络等,能够根据提取出的特征对故障进行自动分类和识别,提高分析的准确性和效率。最后需要将分析结果以直观的方式展示出来,并根据分析结果发出相应的报警信息,可以通过图形化界面、报表等方式来实现,并需要设置合适的报警阈值和报警方式,确保在发生故障时能够及时发出报警信息,提醒相关人员进行处理[3]。故障信息分析流程如下图所示。

截图1741859395.png图1:支持向量机技术原理

(三)故障自动化控制

根据电气传动系统的特点和故障类型,制定合理的控制策略是实现故障自动化控制的关键所在,控制策略应包括故障识别、故障处理和控制效果评估等环节。在制定控制策略时,需要充分考虑系统的安全性、稳定性和可靠性等因素。在软硬件实现方面,需要选择合适的控制器、传感器和执行器等硬件设备,以及编写相应的软件程序来实现故障自动化控制;在软件实现上,可以采用嵌入式系统、实时操作系统等技术手段来提高系统的实时性和可靠性,同时需要对软硬件进行充分的测试和调试,确保系统的正常运行。为了验证电气传动故障自动化控制系统的有效性,需要进行一系列的实验验证,确保系统能够准确识别和处理各种故障信号,显著提高电气传动系统的稳定性和安全性,且系统需要具有较强的自适应能力和可扩展性,可以方便地应用于各种不同类型的电气传动系统中。

结束语

综上所述,在电气传动故障信号处理中,自动化控制技术具有多项优势,所以需要加强对自动化系统的设计,从而充分发挥出其优势,为工业、制造业等领域提供全面支持。

参考文献

[1]尹逊龙,牟宗磊,王友清. 基于DVMD降噪的旋转机械故障诊断[J]. 控制理论与应用,2022,39(7):1324-1334.

[2]魏鹏,刘启航,王泽林,等. 基于光纤环声发射的装甲车侧传动故障诊断[J]. 兵器装备工程学报,2023,44(2):113-119. 

[3]邵阳,武建文,冯英,等. 基于声—振信号的高压断路器机械故障设置与数据采集研究[J]. 高压电器,2023,59(11):145-154.