一种电梯轿厢自由振动阻尼测试方法与流程

本发明涉及电梯振动测试，更具体地说，它涉及一种电梯轿厢自由振动阻尼测试方法。

背景技术：

1、电梯作为现代建筑中不可或缺的一部分，其安全性和舒适性一直是设计和制造过程中的关键考量因素。电梯在运行过程中，由于机械运动的固有特性以及外部环境的影响，轿厢可能会出现振动现象，而电梯轿厢的自由振动阻尼测试是用于评估电梯轿厢在没有外部驱动力作用下振动减弱的速度和稳定性，因此，电梯轿厢的自由振动阻尼测试对电梯运行的稳定性具有重要价值。

2、现有通过电梯空载运行至匀速状态后的紧急制动实验，读取紧急制动后电梯轿厢自由振动的参数计算获得对数衰减率，再结合钢丝绳横截面积、长度和弹性模量计算获得电梯轿厢自由振动阻尼值，从而克服了传统方法依赖经验估计阻尼值的不足。

3、然而上述方案涉及电梯的紧急制动可能会对电梯设备造成损伤，因此，上述方案不适用于电梯正常运行情况下的测定，难以实时测定电梯轿厢的自由振动阻尼值，此外，上述方案是在电梯空载状态下进行的，而电梯在实际使用的过程中会面临不同的负载情况，负载情况的不同也会对电梯的惯性、振动情况和阻尼特性产生不同的影响，导致其仅在空载情况下测定的自由振动阻尼值不足以评估电梯的运行稳定性。

技术实现思路

1、本发明提供一种电梯轿厢自由振动阻尼测试方法，解决上述背景技术中的技术问题。

2、本发明提供了一种电梯轿厢自由振动阻尼测试方法，包括以下步骤：

3、步骤s101，在电梯轿厢的外表面安装n个振动传感器，并在电梯接收运行指令到电梯上升或者下降一个楼层的时间段内采集振动数据；

4、振动数据通过m个时间点的加速度值表示；

5、步骤s102，分别对n个振动数据进行预处理构建特征矩阵；

6、特征矩阵包括n行m列，特征矩阵的第n行的第m列表示第n个传感器在第m个时间点的特征向量，其中1≤n≤n，1≤m≤m；

7、特征向量通过对振动数据进行预处理生成；

8、特征向量包括k+l个维度，k表示k个频率对应的功率谱密度值，l表示频率特征的数量，其中k=m/2+1；

9、步骤s103，构建并训练阻尼分析模型；

10、阻尼分析模型的输入为特征矩阵，输出为自由振动阻尼值；

11、用于训练阻尼分析模型的训练样本的样本标签通过电梯在不同负载情况下的紧急制动实验获得；

12、步骤s104，将特征矩阵输入到训练完成的阻尼分析模型，输出的值表示电梯轿厢的自由振动阻尼值。

13、进一步地，n和m均为自定义参数，m=time×f，time表示电梯接收运行指令到电梯上升或者下降一个楼层的时间段，f表示振动传感器的采样频率。

14、进一步地，对振动数据进行预处理生成特征向量，包括以下步骤：

15、步骤s201，通过高通滤波器对振动数据进行降噪处理；

16、步骤s202，通过快速傅里叶变换将振动数据的每个时间点的加速值转换为k个频率对应的功率谱密度值；

17、步骤s203，通过提取k个频率对应的功率谱密度值的最大值、最小值、平均值和方差值作为频率特征，则l等于4；

18、步骤s204，通过min-max归一化方法对k个频率对应的功率谱密度值和频率特征进行归一化处理后拼接生成特征向量。

19、进一步地，阻尼分析模型包括m个隐藏层、1个提取层和1个第一分类器；

20、每个隐藏层包括：第一单元和第二单元；

21、第m个隐藏层的第一单元输入特征矩阵的第m列的第1行到第n行的特征向量，输出第一更新矩阵；

22、第m个隐藏层的第二单元输入第m个隐藏层的第一单元输出的第一更新矩阵，输出第二更新矩阵；

23、提取层用于提取第m个隐藏层的第二单元输出的第二更新矩阵输入到第一分类器；

24、第一分类器的分类空间表示电梯轿厢的自由振动阻尼值。

25、进一步地，第m个隐藏层的第一单元的计算公式包括：

26、；

27、；

28、；

29、其中表示第m个隐藏层的第一单元输出的第一更新矩阵，表示第m个隐藏层的第一单元输入的特征矩阵的第m列的第1行到第n行的特征向量，和分别表示第m个隐藏层的第一单元的第一中间矩阵和第二中间矩阵，、和分别表示第m个隐藏层的第一单元的第一权重参数、第二权重参数和第三权重参数，、和分别表示第m个隐藏层的第一单元的第一偏置参数、第二偏置参数和第三偏置参数，sigmoid表示sigmoid激活函数，softmax表示softmax激活函数，表示逐元素相乘，t表示矩阵的转置操作。

30、进一步地，第m个隐藏层的第二单元的计算公式包括：

31、；

32、；

33、；

34、其中表示第m个隐藏层的第二单元输出的第二更新矩阵，和分别表示第m个隐藏层和第m-1个隐藏层的第二单元输入的第一更新矩阵，和分别表示第m个隐藏层的第二单元的第一门控值和第二门控值，、、、和分别表示第m个隐藏层的第二单元的第四权重参数、第五权重参数、第六权重参数、第七权重参数和第八权重参数，表示第m个隐藏层的第二单元的第四偏置参数，sigmoid表示sigmoid激活函数，tanh表示双曲正切激活函数，concat表示拼接操作。

35、进一步地，在阻尼分析模型训练之前，对其进行预训练，将第m个隐藏层的第二单元输出的第二更新矩阵输入到第二分类器，第二分类器的分类空间表示在电梯接收运行指令到电梯上升或者下降一个楼层的时间段内的最大加速度值，预训练的训练样本的样本标签通过加速度传感器采集获得。

36、进一步地，在电梯轿厢不超过最大载重的情况下，给电梯施加不同载重量，并让电梯从静止状态开始加速上升或者下降达到匀速状态后触发紧急制动，在此过程中采集电梯轿厢的振动数据并计算获得自由振动阻尼值作为用于训练阻尼分析模型的训练样本的样本标签。

37、进一步地，根据电梯轿厢的振动数据计算获得自由振动阻尼值的计算公式包括：

38、；

39、；

40、；

41、；

42、其中damp表示自由振动阻尼值，表示对数衰减率，e、s、a和len分别表示电梯轿厢钢丝绳的弹性模量、横截面积、数量和长度，表示阻尼比，表示平均对数衰减率，y表示振动数据的振幅峰值的数量，和分别表示第y个和第y+1个振幅峰值。

43、本发明提供一种电梯轿厢自由振动阻尼测试系统，包括：

44、数据采集模块，其用于在电梯轿厢的外表面安装n个振动传感器，并在电梯接收运行指令到电梯上升或者下降一个楼层的时间段内采集振动数据；

45、特征矩阵构建模块，其用于分别对n个振动数据进行预处理构建特征矩阵；

46、阻尼分析模型构建模块，其用于构建并训练阻尼分析模型；

47、自由振动阻尼值输出模块，其用于将特征矩阵输入到训练完成的阻尼分析模型，输出的值表示电梯轿厢的自由振动阻尼值。

48、本发明的有益效果在于：本发明通过阻尼分析模型建立多个振动数据与自由振动阻尼值之间的非线性映射关系，从而实现实时测定电梯轿厢的自由振动阻尼值，并且通过电梯在不同负载情况下的紧急制动实验获得用于训练阻尼分析模型的训练样本的样本标签，从而提高测定的自由振动阻尼值的准确性。