直流微電機建模及故障診斷方法研究.pdf

1、直流微電機以體積小、重量輕、便于控制等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)消費領(lǐng)域，在微型精密儀器中尤為重要。為了保證產(chǎn)品出廠品質(zhì)，生產(chǎn)過程必須對直流微電機進行100％檢測。目前檢測主要依靠人工的經(jīng)驗來判斷電機的好壞，其工作量大，生產(chǎn)效率低，漏檢現(xiàn)象嚴重，導(dǎo)致電機出廠質(zhì)量不穩(wěn)定。因此有必要尋找一種簡便和可靠的直流微電機在生產(chǎn)線上的故障檢測技術(shù)。該技術(shù)即可以對出廠前的直流微電機進行自動在線檢測，以保證直流微電機的出廠合格率;又可以推廣應(yīng)用于其他永磁直流電

2、機的故障檢測與診斷。
　　通過分析空載下直流電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，假設(shè)穩(wěn)態(tài)下dω/dt=0，推導(dǎo)出永磁直流電機穩(wěn)態(tài)電樞電流的解析式，其揭示了電樞電流與電機內(nèi)部的機電參數(shù)之間的規(guī)律。在分析有刷直流微電機的數(shù)學(xué)模型和運行機理上，結(jié)合Matlab/Simulink的功能模塊和S函數(shù)，構(gòu)建了有刷直流微電機系統(tǒng)仿真模型。探討了直流微電機匝間短路、極間阻抗差異、線圈繞組開路、線圈繞組脫焊及磁鐵回路異常的故障機理，建立了基于Matlab/Simu

3、link的直流微電機匝間短路、極間阻抗差異、線圈繞組開路及線圈繞組脫焊的故障仿真模型，仿真結(jié)果與實驗結(jié)果的一致，驗證了該仿真模型的合理性和有效性，此仿真方法也適用于其他有刷永磁直流電機。
　　通過對直流微電機電樞電流的頻譜數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，將直流分量PDC、主頻點fm、主頻點處的幅值Pfm、帶外頻譜面積A和歸一化因子Q定義為故障多特征量，利用提取的故障多特征量分析了六種生產(chǎn)中常見的直流微電機故障。對良品和典型故障電機的故障多特征量的分

4、布規(guī)律進行了假設(shè)，采用x2檢驗和K-S檢驗方法進行假設(shè)檢驗;對于服從多種假設(shè)分布的故障多特征量采用基于最大總體平均隸屬優(yōu)勢準則進行模糊識別，從而確定故障多特征量的統(tǒng)計分布規(guī)律和閾值。將待測電機的故障多特征量值分別與已知故障多特征量的閾值比較，就可診斷待測電機的故障類型。該方法解決了直流微電機磁電參數(shù)離散性較大的問題。
　　為了驗證直流微電機故障診斷方法的有效性，設(shè)計了基于穩(wěn)態(tài)電流頻譜分析的直流微電機故障診斷系統(tǒng)，搭建了基于STM3

5、2F107VC芯片的直流微電機診斷裝置。為拓展直流微電機故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，設(shè)計了自學(xué)習(xí)模塊，即當(dāng)被測電機的類型改變時，通過收集樣本電機的故障多特征量值來估計分布參數(shù)值，重新確定和更新故障多特征量的閾值。以多臺直流微電機為實驗對象，進行故障診斷及分析，實驗結(jié)果表明該方法可以有效的診斷直流微電機。
　　本方法只需要監(jiān)測直流電機的電樞電流，不需要采集轉(zhuǎn)速等其他更多的信號，對傳感器等硬件要求小;采用基于統(tǒng)計模式識別的故障診斷方法，對