專(zhuān)利名稱(chēng)：大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的裝置及其監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法，尤指一種應(yīng)用于冶金行業(yè)所使用的除塵風(fēng)機(jī)的離心式風(fēng)機(jī)。
背景技術(shù)：
離心式風(fēng)機(jī)主要由葉輪、機(jī)殼、導(dǎo)流器、集流器、進(jìn)氣箱以及擴(kuò)散器等組成。離心式風(fēng)機(jī)的工作原理是葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使氣體獲得能量，即氣體通過(guò)葉輪后，壓能和動(dòng)能都得到提高，從而能夠被輸送到遠(yuǎn)處。外界氣體在氣壓的作用下，源源不斷地沿著吸風(fēng)管向葉輪中心處補(bǔ)充，而已從葉輪獲得能量的氣體則流入蝸殼內(nèi)，并將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗埽缓笱爻鲲L(fēng)管道排出。由于葉輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，就形成了風(fēng)機(jī)的連續(xù)工作過(guò)程。對(duì)于一些大型風(fēng)機(jī)如燒結(jié)主排風(fēng)機(jī)、高爐和焦?fàn)t除塵風(fēng)機(jī)等是企業(yè)重要的除塵設(shè)備，承擔(dān)了環(huán)境保護(hù)的重任，如果風(fēng)機(jī)發(fā)生非正常停機(jī)將不能有效除去生產(chǎn)過(guò)程中的雜質(zhì)，并給環(huán)境和安全生產(chǎn)造成重大的影響，因此對(duì)大型風(fēng)機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷是確?，F(xiàn)代化生產(chǎn)的有效途徑。但是在實(shí)際運(yùn)行中，大型離心風(fēng)機(jī)除了產(chǎn)生常見(jiàn)的故障比如不平衡、不對(duì)中、轉(zhuǎn)子裂紋、油膜渦動(dòng)、喘振等外，對(duì)于機(jī)組呈現(xiàn)頻繁報(bào)警甚至連鎖停機(jī)時(shí)的故障分析，利用現(xiàn)有的線(xiàn)性分析方法顯得力不從心，因此探索風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的非線(xiàn)性監(jiān)測(cè)方法對(duì)于避免大型風(fēng)機(jī)因振動(dòng)值超標(biāo)引發(fā)的連鎖停機(jī)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足之處，本發(fā)明的主要目的旨在提供一種離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法，該控制方法包括最大李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算的延時(shí)嵌入法，非線(xiàn)性監(jiān)測(cè)方法，對(duì)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)振動(dòng)的李雅普諾夫指數(shù)的測(cè)試方法及調(diào)整風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)閥、壓力或者機(jī)速參數(shù)等，能實(shí)現(xiàn)消除混沌產(chǎn)生的高振動(dòng)值及抑制克服混沌現(xiàn)象的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)風(fēng)機(jī)混沌狀態(tài)的發(fā)生的大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是要解決如何通過(guò)選擇動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)延時(shí)常數(shù)τ的方法，取極小值對(duì)應(yīng)的τ作為系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)的最大李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算的延時(shí)嵌入法；要解決如何通過(guò)大型離心風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中混沌現(xiàn)象的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)風(fēng)機(jī)混沌狀態(tài)的發(fā)生；要解決如何通過(guò)PC機(jī)的信號(hào)處理，對(duì)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)振動(dòng)的李雅普諾夫指數(shù)的測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)克服混沌現(xiàn)象；要解決如何通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)閥、壓力或者機(jī)速參數(shù)，實(shí)現(xiàn)消除混沌產(chǎn)生的高振動(dòng)值及抑制混沌現(xiàn)象的產(chǎn)生等有關(guān)技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該裝置由電機(jī)、軸承座、聯(lián)軸器、風(fēng)機(jī)、傳感器、磁帶機(jī)、數(shù)據(jù)采集器及A/D轉(zhuǎn)換板等部件組成，其電機(jī)的一側(cè)與電機(jī)自由側(cè)軸承座相連接，其另一側(cè)與電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座相連接，風(fēng)機(jī)的一側(cè)與風(fēng)機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座相連接，其另一側(cè)與風(fēng)機(jī)自由側(cè)軸承座相連接，電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座與風(fēng)機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座之間由聯(lián)軸器相連接；數(shù)據(jù)采集器傳感器的一端安裝在電機(jī)自由側(cè)軸承座上，其另一端與數(shù)據(jù)采集器模塊的輸入端相連接，數(shù)據(jù)采集器模塊的輸出端與磁帶機(jī)的輸入端相連接，磁帶機(jī)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換板的輸入端相連接，A/D轉(zhuǎn)換板的輸出端與PC機(jī)的輸入端相連接；各測(cè)試點(diǎn)分別位于對(duì)應(yīng)的電機(jī)和風(fēng)機(jī)兩側(cè)的軸承座測(cè)點(diǎn)。
一種大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法，該控制方法包括通過(guò)選擇動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)延時(shí)常數(shù)τ的方法，基于時(shí)間序列信息維數(shù)大于關(guān)聯(lián)維數(shù)的特點(diǎn)，選取信息維數(shù)與關(guān)聯(lián)維數(shù)的差ΔD作為衡量指標(biāo)，取極小值對(duì)應(yīng)的τ作為系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)的最大李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算的延時(shí)嵌入法；通過(guò)大型離心風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中混沌現(xiàn)象的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法，采用非線(xiàn)性監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)風(fēng)機(jī)混沌狀態(tài)的發(fā)生；通過(guò)PC機(jī)的信號(hào)處理，對(duì)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)振動(dòng)的李雅普諾夫指數(shù)的測(cè)試方法，識(shí)別運(yùn)行狀態(tài)的混沌特征，正的李雅普諾夫指數(shù)表明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)發(fā)生了混沌，實(shí)現(xiàn)克服混沌現(xiàn)象；通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)閥、壓力或者機(jī)速參數(shù)，改變風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的輸入，實(shí)現(xiàn)消除混沌產(chǎn)生的高振動(dòng)值及抑制混沌現(xiàn)象的產(chǎn)生。
所述的大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法，所述的延時(shí)嵌入法算法的具體工作步驟是步驟1.從時(shí)間序列{Xi}中獲得狀態(tài)向量Yi
a.獲得一個(gè)m維狀態(tài)向量對(duì)于風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間序列{Xi，i＝1，2，.，n}是一個(gè)n維系統(tǒng)中的某一狀態(tài)輸出.給定整數(shù)m＞1，τ＞0，得到一個(gè)m維狀態(tài)向量Yi＝[Xi，Xi+τ，.，Xi+(m-1)τ](1)式中i＝1，2，.，k，k＝N-(m-1)τ為重構(gòu)向量的個(gè)數(shù)；m為嵌入維數(shù)；τ為延時(shí)常數(shù)，它是一個(gè)正整數(shù)，表示為相鄰兩次采樣間隔的倍數(shù)；b.延遲步長(zhǎng)τ與嵌入相空間維數(shù)d的選取延遲時(shí)間τ的選擇若太小則兩相鄰狀態(tài)空間向量的相關(guān)取值會(huì)偏大；若當(dāng)τ太大時(shí)，由于確定性混沌對(duì)初始條件的敏感性，會(huì)使相鄰狀態(tài)空間向量間的確定性關(guān)系丟失；延遲時(shí)間τ的選取方法用的是時(shí)間序列自相關(guān)系數(shù)的過(guò)零點(diǎn)來(lái)確定τ的方法；步驟2.選取信息維數(shù)與關(guān)聯(lián)維數(shù)的差作為衡量指標(biāo)，取極小值對(duì)應(yīng)的τ作為系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)，m作為嵌入維數(shù)I(q,e)=11-qlog{Σm=1N(e)p(m,e)q}---(2)]]>式中P(m，e)q是小盒子e的度量尺度，N(e)是盒子的數(shù)目；動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)維數(shù)D的定義為D(q)=I(q,e)log(e)---(3)]]>其中q＝0，1，2，D(q)分別對(duì)應(yīng)于容量維數(shù)，信息維數(shù)和關(guān)聯(lián)維數(shù)，顯然，D(0)＞D(1)＞D(2)；步驟3.采用衡量指標(biāo)ΔD極小化確定系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)τ和嵌入維數(shù)mΔD＝D(1)-D(2)(4)
步驟4.李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算方法a.首先找出距離初始點(diǎn)Y0最近的點(diǎn)，用C0表示這兩點(diǎn)的距離，ti時(shí)刻，Ci演化為C′i，ti+1時(shí)刻，Ci+1演化為C′i+1，按照C′i與Ci夾角和距離最小的原則搜索新的數(shù)據(jù)點(diǎn)；b.完成所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的比較c.最大李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算Lyapunov指數(shù)λ的計(jì)算方法為λ=1tN-t0Σi=1Nlog2C′(ti)C(ti)---(5)]]>所述的大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法的PC機(jī)的信號(hào)處理，對(duì)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)振動(dòng)的李雅普諾夫指數(shù)的測(cè)試方法是首先讀取振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)判別指標(biāo)ΔD極小化確定系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)τ和嵌入維數(shù)m，根據(jù)τ和m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的時(shí)間序列模型，再計(jì)算最大李雅普諾夫指數(shù)λ，包括測(cè)試方法和PC機(jī)的信號(hào)處理方法；其中測(cè)試方法的具體工作步驟是步驟1.數(shù)據(jù)采集將振動(dòng)測(cè)量?jī)x配置的傳感器分別放置在軸承座電機(jī)自由側(cè)軸承座、電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座、風(fēng)機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座和風(fēng)機(jī)自由側(cè)軸承座上，使用振動(dòng)測(cè)量?jī)x依次測(cè)得電機(jī)測(cè)點(diǎn)①和測(cè)點(diǎn)②，風(fēng)機(jī)兩側(cè)測(cè)點(diǎn)③和測(cè)點(diǎn)④的振動(dòng)值，并加以記錄；步驟2.振動(dòng)信號(hào)錄制將磁帶機(jī)接到振動(dòng)測(cè)量?jī)x的信號(hào)輸出端上，依次錄制設(shè)備的振動(dòng)波形；步驟3.模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)利用磁帶機(jī)的附件A/D轉(zhuǎn)換板，將磁帶機(jī)錄制的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；
步驟4.數(shù)據(jù)處理將振動(dòng)數(shù)字信號(hào)加載到PC機(jī)的混沌分析應(yīng)用程序中，對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別；其中PC機(jī)的信號(hào)處理方法的具體工作步驟是步驟1.開(kāi)始按啟動(dòng)鍵使微處理器進(jìn)入正常工作狀態(tài)；步驟2.讀取數(shù)據(jù)進(jìn)入開(kāi)始模塊后，則進(jìn)入讀取數(shù)據(jù)模塊；步驟3.通過(guò)ΔD計(jì)算延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m讀取數(shù)據(jù)模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到通過(guò)ΔD計(jì)算延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m模塊；步驟4.根據(jù)延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)通過(guò)ΔD計(jì)算延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到根據(jù)延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)模塊；步驟5.判斷計(jì)算最大李雅普諾夫指數(shù)λ＞0？根據(jù)延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到計(jì)算最大李雅普諾夫指數(shù)λ＞0的判斷模塊；如果λ＞0，則進(jìn)入系統(tǒng)存在混沌現(xiàn)象模塊；如果λ≤0，則進(jìn)入系統(tǒng)不存在混沌現(xiàn)象模塊；步驟6.顯示判斷結(jié)果及處理建議系統(tǒng)不存在混沌現(xiàn)象模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到顯示判斷結(jié)果及處理建議模塊；系統(tǒng)存在混沌現(xiàn)象模塊的輸出信號(hào)，也進(jìn)入到顯示判斷結(jié)果及處理建議模塊；步驟7.結(jié)束顯示判斷結(jié)果及處理建議模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到結(jié)束模塊。
本發(fā)明的有益效果是提出了一種選擇動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)延時(shí)常數(shù)τ的方法，取極小值對(duì)應(yīng)的τ作為系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)；提出了大型離心風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中混沌現(xiàn)象的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法；研究表明大型離心風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中存在混沌現(xiàn)象，采用非線(xiàn)性監(jiān)測(cè)方法，可準(zhǔn)確預(yù)報(bào)風(fēng)機(jī)混沌狀態(tài)的發(fā)生；通過(guò)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)振動(dòng)的李雅普諾夫(Lyapunov)指數(shù)，可以有效識(shí)別運(yùn)行狀態(tài)的混沌特征，正的李雅普諾夫指數(shù)表明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)發(fā)生了混沌；提出了大型離心風(fēng)機(jī)的混沌控制方法，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明大型離心風(fēng)機(jī)發(fā)生混沌現(xiàn)象時(shí)，主要體現(xiàn)在操作或工藝參數(shù)匹配不當(dāng)，通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)閥、壓力或者機(jī)速(風(fēng)機(jī)垂直燒結(jié)速度)等參數(shù)改變風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的輸入，可以較好地消除混沌產(chǎn)生的高振動(dòng)值，有效抑制混沌產(chǎn)生的危害等。


下面結(jié)合

和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
附圖1為本發(fā)明風(fēng)機(jī)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置及連接關(guān)系示意圖；附圖2為本發(fā)明PC機(jī)信號(hào)處理流程示意圖；附圖3為本發(fā)明風(fēng)機(jī)振動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)趨勢(shì)示意圖；附圖4為本發(fā)明不同類(lèi)型的典型故障Lyapunov指數(shù)和偽相圖一覽表示意圖；附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明1—電機(jī)自由側(cè)軸承座；2—電機(jī)；3—電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座；4—聯(lián)軸器；5—風(fēng)機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座；
6—風(fēng)機(jī)；7—風(fēng)機(jī)自由側(cè)軸承座；8—數(shù)據(jù)采集器傳感器；9—數(shù)據(jù)采集器；10—磁帶機(jī)；11—A/D轉(zhuǎn)換板；12—PC機(jī)；21—開(kāi)始；22—讀取數(shù)據(jù)；23—通過(guò)ΔD計(jì)算延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m；24—根據(jù)延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)；25—計(jì)算最大李雅普諾夫指數(shù)λ＞0；26—系統(tǒng)不存在混沌現(xiàn)象；27—系統(tǒng)存在混沌現(xiàn)象；28—顯示判斷結(jié)果及處理建議；29—結(jié)束；
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱附圖1、2、3、4所示，本發(fā)明由電機(jī)、軸承座、聯(lián)軸器、風(fēng)機(jī)、傳感器、磁帶機(jī)、數(shù)據(jù)采集器及A/D轉(zhuǎn)換板等部件組成，其電機(jī)(2)的一側(cè)與電機(jī)自由側(cè)軸承座(1)相連接，其另一側(cè)與電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座(3)相連接，風(fēng)機(jī)(6)的一側(cè)與風(fēng)機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座(5)相連接，其另一側(cè)與風(fēng)機(jī)自由側(cè)軸承座(7)相連接，電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座(3)與風(fēng)機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座(5)之間由聯(lián)軸器(4)相連接；數(shù)據(jù)采集器傳感器(8)的一端安裝在電機(jī)自由側(cè)軸承座(1)上，其另一端與數(shù)據(jù)采集器(9)模塊的輸入端相連接，數(shù)據(jù)采集器(9)模塊的輸出端與磁帶機(jī)(10)的輸入端相連接，磁帶機(jī)(10)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換板(11)的輸入端相連接，A/D轉(zhuǎn)換板(11)的輸出端與PC機(jī)(12)的輸入端相連接；各測(cè)試點(diǎn)分別位于對(duì)應(yīng)的電機(jī)(2)和風(fēng)機(jī)(6)兩側(cè)的軸承座測(cè)點(diǎn)。
一種大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法，該控制方法包括通過(guò)選擇動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)延時(shí)常數(shù)τ的方法，基于時(shí)間序列信息維數(shù)大于關(guān)聯(lián)維數(shù)的特點(diǎn)，選取信息維數(shù)與關(guān)聯(lián)維數(shù)的差ΔD作為衡量指標(biāo)，取極小值對(duì)應(yīng)的τ作為系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)(6)振動(dòng)信號(hào)的最大李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算的延時(shí)嵌入法；通過(guò)大型離心風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中混沌現(xiàn)象的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法，采用非線(xiàn)性監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)風(fēng)機(jī)(6)混沌狀態(tài)的發(fā)生；通過(guò)PC機(jī)的信號(hào)處理，對(duì)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)(6)振動(dòng)的李雅普諾夫指數(shù)的測(cè)試方法，識(shí)別運(yùn)行狀態(tài)的混沌特征，正的李雅普諾夫指數(shù)表明風(fēng)機(jī)(6)系統(tǒng)發(fā)生了混沌，實(shí)現(xiàn)克服混沌現(xiàn)象；通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)(6)流量調(diào)節(jié)閥、壓力或者機(jī)速參數(shù)，改變風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的輸入，實(shí)現(xiàn)消除混沌產(chǎn)生的高振動(dòng)值及抑制混沌現(xiàn)象的產(chǎn)生。
所述的大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法的延時(shí)嵌入法算法的具體工作步驟是步驟1.從時(shí)間序列{Xi}中獲得狀態(tài)向量Yi
獲得一個(gè)m維狀態(tài)向量對(duì)于風(fēng)機(jī)(6)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間序列{Xi，i＝1，2，.，n}是一個(gè)n維系統(tǒng)中的某一狀態(tài)輸出。給定整數(shù)m＞1，τ＞0，得到一個(gè)m維狀態(tài)向量Yi＝[Xi，Xi+τ，.，Xi+(m-1)τ](1)式中i＝1，2，.，k，k＝N-(m-1)τ為重構(gòu)向量的個(gè)數(shù)；m為嵌入維數(shù)；τ為延時(shí)常數(shù)，它是一個(gè)正整數(shù)，表示為相鄰兩次采樣間隔的倍數(shù)；步驟2.選取信息維數(shù)與關(guān)聯(lián)維數(shù)的差作為衡量指標(biāo)，取極小值對(duì)應(yīng)的τ作為系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)，m作為嵌入維數(shù)I(q,e)=11-qlog{Σm=1N(e)p(m,e)q}---(2)]]>式中P(m，e)q是小盒子e的度量尺度，N(e)是盒子的數(shù)目；動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)維數(shù)D的定義為D(q)=I(q,e)log(e)---(3)]]>其中q＝0，1，2，D(q)分別對(duì)應(yīng)于容量維數(shù)，信息維數(shù)和關(guān)聯(lián)維數(shù)，顯然，D(0)＞D(1)＞D(2)；步驟3.采用衡量指標(biāo)ΔD極小化確定系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)τ和嵌入維數(shù)mΔD＝D(1)-D(2) (4)步驟4.李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算方法a.首先找出距離初始點(diǎn)Y0最近的點(diǎn)，用C0表示這兩點(diǎn)的距離，ti時(shí)刻，Ci演化為C′i，ti+1時(shí)刻，Ci+1演化為C′i+1，按照C′i與Ci夾角和距離最小的原則搜索新的數(shù)據(jù)點(diǎn)；b.完成所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的比較
c.最大李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算Lyapunov指數(shù)λ的計(jì)算方法為λ=1tN-t0Σi=1Nlog2C′(ti)C(ti)---(5)]]>所述的大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法的PC機(jī)的信號(hào)處理，對(duì)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)(6)振動(dòng)的李雅普諾夫指數(shù)的測(cè)試方法是首先讀取振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)判別指標(biāo)ΔD極小化確定系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)τ和嵌入維數(shù)m，根據(jù)τ和m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的時(shí)間序列模型，再計(jì)算最大李雅普諾夫指數(shù)λ，包括測(cè)試方法和PC機(jī)的信號(hào)處理方法；其中測(cè)試方法的具體工作步驟是步驟1.數(shù)據(jù)采集將振動(dòng)測(cè)量?jī)x配置的傳感器分別放置在軸承座電機(jī)自由側(cè)軸承座(1)、電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座(3)、風(fēng)機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座(5)和風(fēng)機(jī)自由側(cè)軸承座(7)上，使用振動(dòng)測(cè)量?jī)x依次測(cè)得電機(jī)測(cè)點(diǎn)①和測(cè)點(diǎn)②，風(fēng)機(jī)兩側(cè)測(cè)點(diǎn)③和測(cè)點(diǎn)④的振動(dòng)值，并加以記錄；步驟2.振動(dòng)信號(hào)錄制將磁帶機(jī)(10)接到振動(dòng)測(cè)量?jī)x的信號(hào)輸出端上，依次錄制設(shè)備的振動(dòng)波形；步驟3.模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)利用磁帶機(jī)(10)的附件A/D轉(zhuǎn)換板(11)，將磁帶機(jī)(10)錄制的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；步驟4.數(shù)據(jù)處理將振動(dòng)數(shù)字信號(hào)加載到PC機(jī)(12)的混沌分析應(yīng)用程序中，對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別；其中PC機(jī)的信號(hào)處理方法的具體工作步驟是步驟1.開(kāi)始(21)
按啟動(dòng)鍵使計(jì)算機(jī)程序進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；步驟2.讀取數(shù)據(jù)(22)進(jìn)入開(kāi)始(21)模塊后，則進(jìn)入讀取數(shù)據(jù)(22)模塊；步驟3.通過(guò)ΔD計(jì)算延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m(23)讀取數(shù)據(jù)(22)模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到通過(guò)ΔD計(jì)算延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m(23)模塊；步驟4.根據(jù)延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)(24)通過(guò)ΔD計(jì)算延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m(23)模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到根據(jù)延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)(24)模塊；步驟5.判斷計(jì)算最大李雅普諾夫指數(shù)λ＞0(25)？根據(jù)延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)(24)模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到計(jì)算最大李雅普諾夫指數(shù)λ＞0(25)的判斷模塊；如果λ＞0，則進(jìn)入系統(tǒng)存在混沌現(xiàn)象(27)模塊；如果λ≤0，則進(jìn)入系統(tǒng)不存在混沌現(xiàn)象(26)模塊；步驟6.顯示判斷結(jié)果及處理建議(28)系統(tǒng)不存在混沌現(xiàn)象(26)模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到顯示判斷結(jié)果及處理建議(28)模塊；系統(tǒng)存在混沌現(xiàn)象(27)模塊的輸出信號(hào)，也進(jìn)入到顯示判斷結(jié)果及處理建議(28)模塊；步驟7.結(jié)束(29)顯示判斷結(jié)果及處理建議(28)模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到結(jié)束(29)模塊；本發(fā)明的技術(shù)原理和必要圖表及計(jì)算公式大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中的混沌控制選用李雅普諾夫(Lyapunov)指數(shù)分析方法，1985年，Wolf等人在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，提出了計(jì)算最大李雅普諾夫(Lyapunov)指數(shù)的方法。
本技術(shù)提出了一種基于時(shí)間序列信息維數(shù)與關(guān)聯(lián)維數(shù)差極小原則確定動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)延時(shí)常數(shù)的方法，利用Matlab6.5實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)的最大李雅普諾夫指數(shù)的計(jì)算。
具體算法如下對(duì)于風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間序列{Xi，i＝1，2，.，n}是一個(gè)n維系統(tǒng)中的某一狀態(tài)輸出。給定整數(shù)m＞1，τ＞0，可得到一個(gè)m維狀態(tài)向量。
Yi＝[Xi，Xi+τ，.，Xi+(m-1)τ] (1)式中i＝1，2，.，k，k＝N-(m-1)τ為重構(gòu)向量的個(gè)數(shù)；m為嵌入維數(shù)；τ為延時(shí)常數(shù)，它是一個(gè)正整數(shù)，可表示為相鄰兩次采樣間隔的倍數(shù)。這種從時(shí)間序列{Xi}中獲得狀態(tài)向量Yi的方法稱(chēng)為延時(shí)嵌入法。
相空間重建要解決的首要問(wèn)題是延遲步長(zhǎng)τ與嵌入相空間維數(shù)d的選取。在分析系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性時(shí)延遲時(shí)間τ的選擇要適當(dāng)，太小則兩相鄰狀態(tài)空間向量的相關(guān)取值會(huì)偏大；而當(dāng)τ太大時(shí)，由于確定性混沌對(duì)初始條件的敏感性，會(huì)使相鄰狀態(tài)空間向量間的確定性關(guān)系丟失。在τ的選取方法上，被人們大量引用的是時(shí)間序列自相關(guān)系數(shù)的過(guò)零點(diǎn)來(lái)確定τ的方法，對(duì)于高維嵌入(m≥3)此方法不能保證給出的延遲步長(zhǎng)是最佳的。
本文利用時(shí)間序列信息維數(shù)大于關(guān)聯(lián)維數(shù)的特點(diǎn)，選取信息維數(shù)與關(guān)聯(lián)維數(shù)的差作為衡量指標(biāo)，取極小值對(duì)應(yīng)的τ作為系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)，m作為嵌入維數(shù)。
I(q,e)=11-qlog{Σm=1N(e)p(m,e)q}---(2)]]>式中P(m，e)q是小盒子e的度量尺度，N(e)是盒子的數(shù)目；動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)維數(shù)D的定義為D(q)=I(q,e)log(e)---(3)]]>
其中q＝0，1，2，D(q)分別對(duì)應(yīng)于容量維數(shù)，信息維數(shù)和關(guān)聯(lián)維數(shù)。很顯然，D(0)＞D(1)＞D(2)。
采用衡量指標(biāo)ΔD極小化確定系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)τ和嵌入維數(shù)m。
ΔD＝D(1)-D(2)(4)首先找出距離初始點(diǎn)Y0最近的點(diǎn)，用C0表示這兩點(diǎn)的距離，ti時(shí)刻，Ci演化為C′i，ti+1時(shí)刻，Ci+1演化為C′i+1，按照C′i與Ci夾角和距離最小的原則搜索新的數(shù)據(jù)點(diǎn)，完成所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的比較。最大Lyapunov指數(shù)λ的計(jì)算方法為λ=1tN-t0Σi=1Nlog2C′(ti)C(ti)---(5)]]>本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)造點(diǎn)通過(guò)研究大型離心風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的非線(xiàn)性行為，基于時(shí)間序列信息維數(shù)大于關(guān)聯(lián)維數(shù)的特點(diǎn)，提出了利用信息維數(shù)與關(guān)聯(lián)維數(shù)的差作為衡量指標(biāo)，取極小值對(duì)應(yīng)的τ作為系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)的方法；提出了利用李雅普諾夫(Lyapunov)指數(shù)分析可以有效識(shí)別大型離心風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行中的混沌特征，正的李雅普諾夫(Lyapunov)指數(shù)表明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)發(fā)生了混沌。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)發(fā)生混沌現(xiàn)象時(shí)，主要體現(xiàn)在操作或工藝參數(shù)匹配不當(dāng)，通過(guò)調(diào)整工作壓力、風(fēng)量或者機(jī)速等參數(shù)改變風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的輸入，可以較好地消除混沌狀態(tài)下的高振動(dòng)值，該方法對(duì)于避免大型風(fēng)機(jī)因振動(dòng)值超標(biāo)引發(fā)的連鎖停機(jī)具有重要意義。
2004年11月22日一臺(tái)大型離心風(fēng)機(jī)機(jī)組的電機(jī)負(fù)荷側(cè)垂直方向振動(dòng)值加劇并出現(xiàn)報(bào)警，圖1是在線(xiàn)系統(tǒng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)歷史紀(jì)錄，該風(fēng)機(jī)電機(jī)功率9300KW，支撐為油膜軸承，采用雙斜帶式點(diǎn)火保溫爐，送入保溫爐第二段的空氣流量最大可達(dá)80000Nm3/h，有兩個(gè)流量調(diào)節(jié)閥可在0～100％范圍內(nèi)調(diào)整，流量容易控制。該機(jī)組安裝了Bently3300在線(xiàn)監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)，主要對(duì)風(fēng)機(jī)和電機(jī)的振動(dòng)以及溫度進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，圖1是該風(fēng)機(jī)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置及連接關(guān)系示意圖。
測(cè)試儀器還包括振動(dòng)測(cè)試儀VM3324(含傳感器)，SONY磁帶記錄儀及A/D采樣板，PC機(jī)等；本發(fā)明的具體測(cè)試方法數(shù)據(jù)采集將振動(dòng)測(cè)量?jī)x配置的傳感器分別放置在軸承座1、3、5和7上，使用振動(dòng)測(cè)量?jī)xVM3324依次測(cè)得電機(jī)測(cè)點(diǎn)①和測(cè)點(diǎn)②，風(fēng)機(jī)兩側(cè)測(cè)點(diǎn)③和測(cè)點(diǎn)④的振動(dòng)值，并加以記錄；振動(dòng)信號(hào)錄制將Sony磁帶機(jī)(10)接到振動(dòng)測(cè)量?jī)xVM3324的信號(hào)輸出端上，依次錄制設(shè)備的振動(dòng)波形；模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)利用Sony磁帶機(jī)的附件A/D采集板(11)將磁帶機(jī)錄制的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；數(shù)據(jù)處理將振動(dòng)數(shù)字信號(hào)加載到PC機(jī)(12)的混沌分析應(yīng)用程序中，對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別。
PC機(jī)信號(hào)處理流程如圖2所示，首先讀取振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)判別指標(biāo)ΔD極小化確定系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)τ和嵌入維數(shù)m，根據(jù)τ和m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的時(shí)間序列模型，再計(jì)算最大李雅普諾夫(Lyapunov)指數(shù)λ。如果λ＞0，表明系統(tǒng)進(jìn)入混沌狀態(tài)，通過(guò)在線(xiàn)調(diào)整系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，可有效防止混沌產(chǎn)生的危害；如果λ≤0，表明系統(tǒng)未進(jìn)入混沌狀態(tài)，程序結(jié)束。
在數(shù)據(jù)采集時(shí)，如果風(fēng)機(jī)配備有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)，比如Bently3300或3500系統(tǒng)等，可以直接利用在線(xiàn)系統(tǒng)已有的傳感器，通過(guò)Bently等二次儀表的信號(hào)輸出端子采集振動(dòng)信號(hào)。需要注意的是必需采用電容與二次儀表輸出端子連接，避免因外接阻抗不匹配誘發(fā)的在線(xiàn)系統(tǒng)連鎖跳機(jī)。
通過(guò)大量原始數(shù)據(jù)積累，利用CF-920頻譜分析儀對(duì)風(fēng)機(jī)歷史數(shù)據(jù)加以篩選，選取風(fēng)機(jī)典型故障模下的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，研究風(fēng)機(jī)在不同故障模式下的非線(xiàn)性特征，表1是采用衡量指標(biāo)ΔD極小化確定風(fēng)機(jī)系統(tǒng)不同故障模式下的延時(shí)常數(shù)τ一覽表。
表1 不同故障模式下風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)的延時(shí)常數(shù)一覽表

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)研究著重研究機(jī)組出現(xiàn)的典型故障模式下的非線(xiàn)性行為喘振(SUR)、裂紋(CRK)、油膜渦動(dòng)(WHP)和不對(duì)中(MISALN)。表2給出了風(fēng)機(jī)在喘振、裂紋、油膜渦動(dòng)和不對(duì)中四種故障模式下的李雅普諾夫(Lyapunov)指數(shù)計(jì)算結(jié)果和偽相圖(Poincare界面)。
通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)在典型故障模式下的振動(dòng)信號(hào)分析，風(fēng)機(jī)在不平衡、裂紋等狀態(tài)下呈現(xiàn)周期運(yùn)行，在不對(duì)中、碰磨和油膜渦動(dòng)等狀態(tài)下呈現(xiàn)倍周期運(yùn)動(dòng)，李雅普諾夫(Lyapunov)指數(shù)小于零；風(fēng)機(jī)機(jī)組在喘振狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)振動(dòng)的偽相圖出現(xiàn)喘振吸引子，Lyapunov指數(shù)大于零，表明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)跨越李雅普諾夫(Lyapunov)指數(shù)的零點(diǎn)出現(xiàn)分叉后進(jìn)入混沌狀態(tài)。通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)入口的壓力或流量，機(jī)組運(yùn)行脫離喘振區(qū)域后，機(jī)組振動(dòng)值恢復(fù)正常。
將2004年11月22日8:00至9:00風(fēng)機(jī)軸承座測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行李雅普諾夫(Lyapunov)指數(shù)分析，其最大李雅普諾夫指數(shù)為0.0056，表明風(fēng)機(jī)運(yùn)行存在強(qiáng)烈的非線(xiàn)性行為，呈現(xiàn)混沌狀態(tài)，將燒結(jié)機(jī)垂直燒結(jié)速度從20mm/min降至16mm/min，電機(jī)負(fù)荷側(cè)水平方向振動(dòng)由200μm下降到50μm，風(fēng)機(jī)振動(dòng)值明顯下降，有效了避免因振動(dòng)超標(biāo)導(dǎo)致的連鎖停機(jī)。
本發(fā)明的創(chuàng)造點(diǎn)提出了基于ΔD極小化(信息維數(shù)與關(guān)聯(lián)維數(shù)的差)作為衡量指標(biāo)，取極小值對(duì)應(yīng)的τ作為系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)和嵌入維數(shù)m的方法；通過(guò)大型離心風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)加劇時(shí)的非線(xiàn)性行為研究，發(fā)現(xiàn)了機(jī)械系統(tǒng)存在的一種混沌現(xiàn)象；本技術(shù)提出了預(yù)報(bào)混沌現(xiàn)象的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法；通過(guò)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)振動(dòng)的李雅普諾夫(Lyapunov)指數(shù)，可以有效識(shí)別運(yùn)行狀態(tài)的混沌特征，正的李雅普諾夫(Lyapunov)指數(shù)表明風(fēng)機(jī)系統(tǒng)發(fā)生了混沌；提出了大型離心風(fēng)機(jī)的混沌控制方法，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明大型離心風(fēng)機(jī)發(fā)生混沌現(xiàn)象時(shí)，主要體現(xiàn)在操作或工藝參數(shù)匹配不當(dāng)，通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)閥、壓力或者機(jī)速(風(fēng)機(jī)垂直燒結(jié)速度)等參數(shù)改變風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的輸入，可以較好地消除混沌產(chǎn)生的高振動(dòng)值，有效抑制混沌產(chǎn)生的危害，滿(mǎn)足設(shè)備正常生產(chǎn)的要求。
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本發(fā)明成果特點(diǎn)和水準(zhǔn)(要有比較)

本發(fā)明的應(yīng)用范圍該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、電力、造紙等行業(yè)的大型離心風(fēng)機(jī)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)管理。
權(quán)利要求
1.一種大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的裝置，該裝置有電機(jī)、軸承座、聯(lián)軸器、風(fēng)機(jī)、傳感器、磁帶機(jī)、數(shù)據(jù)采集器及A/D轉(zhuǎn)換板，其特征在于電機(jī)(2)的一側(cè)與電機(jī)自由側(cè)軸承座(1)相連接，其另一側(cè)與電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座(3)相連接，風(fēng)機(jī)(6)的一側(cè)與風(fēng)機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座(5)相連接，其另一側(cè)與風(fēng)機(jī)自由側(cè)軸承座(7)相連接，電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座(3)與風(fēng)機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座(5)之間由聯(lián)軸器(4)相連接；數(shù)據(jù)采集器傳感器(8)的一端安裝在電機(jī)自由側(cè)軸承座(1)上，其另一端與數(shù)據(jù)采集器(9)模塊的輸入端相連接，數(shù)據(jù)采集器(9)模塊的輸出端與磁帶機(jī)(10)的輸入端相連接，磁帶機(jī)(10)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換板(11)的輸入端相連接，A/D轉(zhuǎn)換板(11)的輸出端與PC機(jī)(12)的輸入端相連接；各測(cè)試點(diǎn)分別位于對(duì)應(yīng)的電機(jī)(2)和風(fēng)機(jī)(6)兩側(cè)的軸承座測(cè)點(diǎn)。
2.一種大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法，其特征在于該控制方法包括通過(guò)選擇動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)延時(shí)常數(shù)τ的方法，基于時(shí)間序列信息維數(shù)大于關(guān)聯(lián)維數(shù)的特點(diǎn)，選取信息維數(shù)與關(guān)聯(lián)維數(shù)的差ΔD作為衡量指標(biāo)，取極小值對(duì)應(yīng)的τ作為系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)(6)振動(dòng)信號(hào)的最大李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算的延時(shí)嵌入法；通過(guò)大型離心風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中混沌現(xiàn)象的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法，采用非線(xiàn)性監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)風(fēng)機(jī)(6)混沌狀態(tài)的發(fā)生；通過(guò)PC機(jī)的信號(hào)處理，對(duì)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)(6)振動(dòng)的李雅普諾夫指數(shù)的測(cè)試方法，識(shí)別運(yùn)行狀態(tài)的混沌特征，正的李雅普諾夫指數(shù)表明風(fēng)機(jī)(6)系統(tǒng)發(fā)生了混沌，實(shí)現(xiàn)克服混沌現(xiàn)象；通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)(6)流量調(diào)節(jié)閥、壓力或者機(jī)速參數(shù)，改變風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的輸入，實(shí)現(xiàn)消除混沌產(chǎn)生的高振動(dòng)值及抑制混沌現(xiàn)象的產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法，其特征在于所述的延時(shí)嵌入法算法的具體工作步驟是步驟1.從時(shí)間序列{Xi}中獲得狀態(tài)向量Yi獲得一個(gè)m維狀態(tài)向量對(duì)于風(fēng)機(jī)(6)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)間序列{Xi，i＝1，2，.，n}是一個(gè)n維系統(tǒng)中的某一狀態(tài)輸出.給定整數(shù)m＞1，τ＞0，得到一個(gè)m維狀態(tài)向量Yi＝[Xi，Xi+τ，.，Xi+(m-1)τ] (1)式中i＝1，2，.，k，k＝N-(m-1)τ為重構(gòu)向量的個(gè)數(shù)；m為嵌入維數(shù)；τ為延時(shí)常數(shù)，它是一個(gè)正整數(shù)，表示為相鄰兩次采樣間隔的倍數(shù)；步驟2.選取信息維數(shù)與關(guān)聯(lián)維數(shù)的差作為衡量指標(biāo)，取極小值對(duì)應(yīng)的τ作為系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)，m作為嵌入維數(shù)I(q,e)=11-qlog{Σm=1N(e)p(m,e)q}---(2)]]>式中P(m，e)q是小盒子e的度量尺度，N(e)是盒子的數(shù)目；動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)維數(shù)D的定義為D(q)=I(q,e)log(e)---(3)]]>其中q＝0，1，2，D(q)分別對(duì)應(yīng)于容量維數(shù)，信息維數(shù)和關(guān)聯(lián)維數(shù)，顯然，D(0)＞D(1)＞D(2)；步驟3.采用衡量指標(biāo)ΔD極小化確定系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)τ和嵌入維數(shù)mΔD＝D(1)-D(2) (4)步驟4.李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算方法a.首先找出距離初始點(diǎn)YO最近的點(diǎn)，用CO表示這兩點(diǎn)的距離，ti時(shí)刻，Ci演化為C′i，ti+1時(shí)刻，Ci+1演化為C′i+1，按照C′i與Ci夾角和距離最小的原則搜索新的數(shù)據(jù)點(diǎn)；b.完成所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的比較c.最大李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算Lyapunov指數(shù)λ的計(jì)算方法為λ=1tN-t0Σi=1Nlog2C′(ti)C(ti)---(5)]]>
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法，其特征在于所述的PC機(jī)的信號(hào)處理，對(duì)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)(6)振動(dòng)的李雅普諾夫指數(shù)的測(cè)試方法是首先讀取振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)判別指標(biāo)ΔD極小化確定系統(tǒng)的延時(shí)常數(shù)τ和嵌入維數(shù)m，根據(jù)τ和m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的時(shí)間序列模型，再計(jì)算最大李雅普諾夫指數(shù)λ，包括測(cè)試方法和PC機(jī)的信號(hào)處理方法；其中測(cè)試方法的具體工作步驟是步驟1.數(shù)據(jù)采集將振動(dòng)測(cè)量?jī)x配置的傳感器分別放置在軸承座電機(jī)自由側(cè)軸承座(1)、電機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座(3)、風(fēng)機(jī)負(fù)荷側(cè)軸承座(5)和風(fēng)機(jī)自由側(cè)軸承座(7)上，使用振動(dòng)測(cè)量?jī)x依次測(cè)得電機(jī)測(cè)點(diǎn)①和測(cè)點(diǎn)②，風(fēng)機(jī)兩側(cè)測(cè)點(diǎn)③和測(cè)點(diǎn)④的振動(dòng)值，并加以記錄；步驟2.振動(dòng)信號(hào)錄制將磁帶機(jī)(10)接到振動(dòng)測(cè)量?jī)x的信號(hào)輸出端上，依次錄制設(shè)備的振動(dòng)波形；步驟3.模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)利用磁帶機(jī)(10)的附件A/D轉(zhuǎn)換板(11)，將磁帶機(jī)(10)錄制的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；步驟4.數(shù)據(jù)處理將振動(dòng)數(shù)字信號(hào)加載到PC機(jī)(12)的混沌分析應(yīng)用程序中，對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別；其中PC機(jī)的信號(hào)處理方法的具體工作步驟是步驟1.開(kāi)始(21)按啟動(dòng)鍵使計(jì)算機(jī)程序進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；步驟2.讀取數(shù)據(jù)(22)進(jìn)入開(kāi)始(21)模塊后，則進(jìn)入讀取數(shù)據(jù)(22)模塊；步驟3.通過(guò)ΔD計(jì)算延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m(23)讀取數(shù)據(jù)(22)模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到通過(guò)ΔD計(jì)算延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m(23)模塊；步驟4.根據(jù)延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)(24)通過(guò)ΔD計(jì)算延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m(23)模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到根據(jù)延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)(24)模塊；步驟5.判斷計(jì)算最大李雅普諾夫指數(shù)λ＞0(25)？根據(jù)延時(shí)τ和嵌入維數(shù)m重構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)(24)模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到計(jì)算最大李雅普諾夫指數(shù)λ＞0(25)的判斷模塊；如果λ＞0，則進(jìn)入系統(tǒng)存在混沌現(xiàn)象(27)模塊；如果λ≤0，則進(jìn)入系統(tǒng)不存在混沌現(xiàn)象(26)模塊；步驟6.顯示判斷結(jié)果及處理建議(28)系統(tǒng)不存在混沌現(xiàn)象(26)模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到顯示判斷結(jié)果及處理建議(28)模塊；系統(tǒng)存在混沌現(xiàn)象(27)模塊的輸出信號(hào)，也進(jìn)入到顯示判斷結(jié)果及處理建議(28)模塊；步驟7.結(jié)束(29)顯示判斷結(jié)果及處理建議(28)模塊的輸出信號(hào)，進(jìn)入到結(jié)束(29)模塊。
全文摘要
一種涉及大型離心風(fēng)機(jī)在線(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的混沌控制方法，尤指一種應(yīng)用于冶金行業(yè)所使用的除塵風(fēng)機(jī)的離心式風(fēng)機(jī)。該裝置由電機(jī)、軸承座、聯(lián)軸器、風(fēng)機(jī)、傳感器、磁帶機(jī)、數(shù)據(jù)采集器及A/D轉(zhuǎn)換板等部件組成，該控制方法包括通過(guò)選擇動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)延時(shí)常數(shù)τ的方法，運(yùn)行過(guò)程中混沌現(xiàn)象的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法，對(duì)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)振動(dòng)的李雅普諾夫指數(shù)的測(cè)試方法，調(diào)整風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)閥、壓力或者機(jī)速參數(shù)等。主要解決如何消除混沌產(chǎn)生的高振動(dòng)值及抑制混沌現(xiàn)象的產(chǎn)生等有關(guān)技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可準(zhǔn)確預(yù)報(bào)風(fēng)機(jī)混沌狀態(tài)的發(fā)生，可以有效識(shí)別運(yùn)行狀態(tài)的混沌特征，可以較好地消除混沌產(chǎn)生的高振動(dòng)值，有效抑制混沌產(chǎn)生的危害等。
文檔編號(hào)G01M99/00GK1710401SQ200510026878
公開(kāi)日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日
發(fā)明者蔡正國(guó) 申請(qǐng)人:上海寶鋼工業(yè)檢測(cè)公司