控制与决策

作者：李学明,刘侃,陈志文,甘韦韦,成正林,蒋奉兵

单位：湖南大学 机械与运载工程学院，长沙 410082,,湖南大学 机械与运载工程学院，长沙 410082,,中南大学 自动化学院，长沙 410083,,湖南大学 机械与运载工程学院，长沙 410082;中车株洲电力机车研究所有限公司，湖南 株洲 412001,,湖南大学 机械与运载工程学院，长沙 410082;中车株洲电力机车研究所有限公司，湖南 株洲 412001,,中车株洲电力机车研究所有限公司，湖南 株洲 412001,

关键词：牵引传动系统;多传感器故障;结构分析法;极限学习机;现场故障场景录波;实时联合诊断

基金：湖南省科技创新计划项目(2023RC1047, 2022RC1090)；湖南省自然科学基金项目(2022JJ20076).

针对目前牵引传动系统传感器故障诊断中存在的诊断对象单一、传感器信号间强耦合性未充分考虑可能导致的误报问题, 提出一种多传感器故障联合实时诊断方法. 首先, 分析基于现有传感器布局的可诊断性, 并构建可实现所有传感器故障可隔离的结构最小型超定方程集(MSOs)和故障特征矩阵; 其次, 基于每个MSO对应的传感器信号集和相关系统机理知识, 确定数据驱动模型的输入输出信号、模型输入信号的阶次以及不同输入信号间的关联关系; 接着, 利用极限学习机算法, 基于历史正常数据样本建立每个MSO的数据驱动模型, 实现其输出值的有效估计, 并生成残差序列, 并结合故障特征矩阵实现不同传感器故障的有效检测与诊断; 最后, 采用半实物仿真与现场故障场景录波的虚实联合测试验证平台对所提出诊断算法进行测试验证. 验证结果表明, 与现有方法相比, 所提出方法能够实现牵引传动系统多传感器故障的快速检测与定位, 具有良好的工程应用价值.

来源：2025年第5期

《控制与决策》期刊编辑部

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