一种永磁同步直线电机控制系统及控制方法与流程

本发明属于电机控制领域，涉及物联网技术，具体是一种永磁同步直线电机控制系统及控制方法。

背景技术：

1、永磁同步直线电机是一种不需要任何中间转换机构就可以将电能直接转换为线性运动转换装置；由于永磁同步直线电机具有速度快，推力大，精度高等诸多优点，已成功应用于工业，军事等需要高速，低推力，小位移，高精度位置的运动场合控制；但是永磁同步直线电机是一个典型的非线性多变量系统，控制性能会受到各种非线性因素的影响，如未知的负载和摩擦等非线性因素的影响。

2、申请号为cn2020104130724的发明专利公开了一种永磁直线同步电机控制系统的滑模控制方法，该发明检测电机在运行时的实际转速并与给定转速进行比较得到转速误差，结合转速误差、母线电压和输出电压得到给定电流，根据给定电流得到实际的控制电压，根据控制电压和输出电压对电机进行控制，该发明在获取用于控制电机的控制电压和输出电压时，没有考虑到电机可能因出现故障导致电机的电压和电流与给定的值不同，得到的控制电机因素不够准确，导致控制效果较差的问题。

3、本发明提供了一种永磁同步直线电机控制系统及控制方法，以解决以上技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种永磁同步直线电机控制系统及控制方法，用于解决现有技术中因没有对电机进行故障分析导致对电机的控制效果较差的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种永磁同步直线电机控制系统，包括：数据库、数据收集模块、运行分析模块和故障检测模块；

3、数据收集模块：用于收集电机运行数据与温度检测数据；

4、运行分析模块：用于基于电机运行数据得到电机的异常数据；根据温度检测数据得到异常点位置；

5、故障检测模块：用于将异常数据与异常点位置进行匹配得到匹配异常序列和非匹配异常序列；基于匹配异常序列与非匹配异常序列确定非匹配故障，根据非匹配故障和匹配异常序列生成故障清除计划。

6、优选的，所述基于电机运行数据得到电机的异常数据，包括：

7、提取电机运行数据；所述电机运行数据包括电机运行时通过带时间戳的电流传感器采集到的电流波形峰值和电压波形峰值；电流波形峰值包括电流高峰值和电流低峰值，电压波形峰值包括电压高峰值和电压低峰值；

8、将电流波形峰值的众数标记为标准电流高峰值和标准电流低峰值，将电压波形峰值的众数标记为标准电压高峰值和标准电压低峰值；

9、设置电流阈值和电压阈值；其中，电流阈值包括电流低峰阈值和电流高峰阈值；电压阈值包括电压低峰阈值和电压高峰阈值；电流阈值和电压阈值根据历史数据中出现异常的电流低峰、电流高峰、电压低峰和电压高峰设置；

10、判断电流高峰值与标准电流高峰值之差的绝对值是否大于电流高峰阈值；是，则将对应的电流高峰值标记为异常电流高峰；否，则将对应的电流高峰值标记为正常电流高峰；

11、判断电流低峰值与标准电流低峰值之差的绝对值是否大于电流低峰阈值；是，则将对应的电流低峰值标记为异常电流低峰；否，则将对应的电流低峰值标记为正常电流低峰；

12、判断电压高峰值与标准电压高峰值之差的绝对值是否大于电压高峰阈值；是，则将对应的电压高峰值标记为异常电压高峰；否，则将对应的电压高峰值标记为正常电压高峰；

13、判断电压低峰值与标准电压低峰值之差的绝对值是否大于电压低峰阈值；是，则将对应的电压低峰值标记为异常电压低峰；否，则将对应的电压低峰值标记为正常电压低峰；

14、将异常电流高峰、异常电流低峰、异常电压高峰和异常电压低峰组合标记为异常数据。

15、优选的，所述根据温度检测数据得到异常点位置，包括：

16、a1：提取温度检测数据；所述温度检测数据包括通过红外测温仪测量得到的电机各部位的检测温度、对应的检测位置和检测时间；

17、a2：设置温度阈值；其中，温度阈值根据电机出现热点时的温度设置；

18、a3；判断检测温度是否大于等于温度阈值；是，则将对应检测位置标记为过热点位置；否，则跳转至a4；

19、a4：判断下一检测时间的检测温度是否大于当前检测时间的检测温度；是，则将对应检测位置标记为加热点位置；否，则将对应检测位置标记为正常位置；

20、将过热点位置与加热点位置标记为异常点位置。

21、优选的，所述将异常数据与异常点位置进行匹配得到匹配异常序列和非匹配异常序列，包括：

22、提取异常数据、异常点位置与对应的检测时间；

23、将异常数据对应的时间标记为异常峰值时间；

24、判断异常峰值时间是否与检测时间一致；是，则将对应的异常数据与异常点位置组合得到匹配异常序列；否，则将对应异常数据与异常点位置组合得到非匹配异常序列。

25、优选的，所述基于非匹配异常序列确定非匹配故障，包括：

26、提取非匹配异常序列；从数据库中提取历史非匹配异常序列和对应的历史非匹配故障；

27、将历史非匹配异常序列和对应的历史非匹配故障作为训练数据和检验数据，使用训练数据对神经网络模型进行训练，使用检验数据对训练完成后的神经网络模型进行检验，根据检验结果对神经网络模型进行参数调整，得到输入数据为非匹配异常序列，输出数据为对应的非匹配故障的故障识别模型；

28、将非匹配异常序列输入故障识别模型，得到对应规定非匹配故障。

29、优选的，所述根据非匹配故障和匹配异常序列生成故障清除计划，包括：

30、提取匹配异常序列和非匹配故障；

31、将匹配异常序列中的异常数据标记为匹配异常故障，从数据库中提取匹配异常故障和非匹配故障对应的解决方案，将匹配异常故障和非匹配故障对应的解决方案标记为故障清除计划。

32、本发明的第二方面提供了一种永磁同步直线电机控制方法，其特征在于，包括：

33、步骤一：通过带时间戳的电流传感器与红外测温仪收集电机运行数据与温度检测数据；

34、步骤二：基于电机运行数据得到电机的异常数据；根据温度检测数据得到异常点位置；

35、步骤三：将异常数据与异常点位置进行匹配得到匹配异常序列和非匹配异常序列；

36、步骤四：基于匹配异常序列与非匹配异常序列确定非匹配故障，根据非匹配故障和匹配异常序列生成故障清除计划。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

38、1.本发明通过带时间戳的电流传感器和红外测温仪收集电机运行数据和温度检测数据，将电机运行数据与预设的电流阈值和电压阈值进行比较，得到电机运行时出现的异常数据，有助于减少突发故障的发生概率，提高整体系统的可靠性和可用性，减少电机因过载或异常工作条件而造成的损害，从而延长电机的使用寿命；根据温度检测数据得到异常点位置，检测电机中因故障出现的异常点位置，能够减少电机因过热导致的故障，提高整个系统的可靠性和稳定性；将异常数据对应的异常峰值时间与异常点位置对应的检测时间进行匹配，得到匹配异常序列和非匹配异常序列，可初步判断匹配异常序列中异常点的出现来源，为解决方法提供基础；将非匹配异常序列输入故障识别模型得到对应的非匹配故障，根据匹配异常序列与非匹配故障生成故障清除计划，可以更准确地定位故障源，有助于快速解决问题，可以显著提高故障诊断的速度和准确性，可以减少误报和漏报的情况，使得故障清除计划更加精准有效。

39、2.本发明通过设置温度阈值与检测温度进行比较，得到过热点的位置，可以发现已经因发热导致的故障位置，并检测下一检测时间的检测温度与当前检测时间的检测温度进行比较，确定温度正在升高的加热点位置，可以确定可能出现异常故障的异常点，并提前进行处理，减少电机的磨损和损坏。