本申請涉及油氣關(guān)鍵設(shè)備智能診斷領(lǐng)域，尤其是涉及一種在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法及裝置。

背景技術(shù)：

往復(fù)式壓縮機(jī)是油氣行業(yè)中普遍使用、不可或缺的大型關(guān)鍵設(shè)備之一，是油氣產(chǎn)品生產(chǎn)平穩(wěn)、可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。然而，往復(fù)式壓縮機(jī)在長期運(yùn)行使用中，其傳動鏈的間隙受惡劣工況條件和復(fù)雜環(huán)境因素的影響而逐漸增加，且間隙過大會使往復(fù)機(jī)械在運(yùn)行的過程中產(chǎn)生明顯的噪音和振動，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低生產(chǎn)精度，縮短使用壽命。因而，實(shí)時(shí)有效地監(jiān)測往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙狀態(tài)，對于提高往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行的可靠性和安全性具有重要意義，并為進(jìn)一步的預(yù)后維修決策提供支持。

目前廣泛應(yīng)用于監(jiān)測往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的測量技術(shù)，根據(jù)傳感參數(shù)與往復(fù)機(jī)械部件狀態(tài)之間的相關(guān)性，可分為直接傳感和間接傳感技術(shù)。直接傳感(如油液分析，顯微觀察等)，作為一種離線測量技術(shù)，它能夠以較高的準(zhǔn)確度表征往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙的狀態(tài)，然而，由于監(jiān)測過程中接觸不便以及成本過高的原因，該方法常常作為實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)，故很難在實(shí)際應(yīng)用中得到推廣。為了克服直接傳感技術(shù)的缺陷，間接傳感(如壓力、振動、聲發(fā)射等測量技術(shù))由于可實(shí)現(xiàn)對傳動鏈狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線測量、以及成本較低的優(yōu)點(diǎn)而普遍應(yīng)用于往復(fù)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測。但該方法所測量的傳感參數(shù)(如振動、壓力等信號)僅僅是設(shè)備狀態(tài)的間接表征，此外，由于受到外界環(huán)境噪聲、傳感器自身特點(diǎn)等的干擾，其采集的數(shù)據(jù)信噪比較低。

總而言之，直接傳感和間接傳感技術(shù)是目前用于監(jiān)測往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙最為普遍的兩種測量技術(shù)，但兩者既有優(yōu)點(diǎn)，又有缺點(diǎn)。直接傳感可作為監(jiān)測往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙的直接指標(biāo)，但它通常需要離線測量，從而中斷了設(shè)備的正常運(yùn)行。另一方面，間接傳感可連續(xù)測量往復(fù)機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中的輔助參數(shù)，但所得到的傳感信息是其機(jī)械部件狀態(tài)的間接指標(biāo)，并不能直接表征在線間接測量信號與往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量間之間的關(guān)系，因此，這種方案往往難以準(zhǔn)確預(yù)測出往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量。因而，如何融合直接傳感與間接傳感的優(yōu)勢，從而得到一種智能傳感技術(shù)成為目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。其次，如何更好地表征在線間接測量信號與往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量間的非線性關(guān)系，也是當(dāng)下傳感技術(shù)急需解決的另一個(gè)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請實(shí)施例的目的在于提供一種在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法及裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)無法有效表征間接測量信號與傳動鏈間隙量間復(fù)雜關(guān)系的缺陷，可實(shí)時(shí)估計(jì)往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙的狀態(tài)，以提高往復(fù)式壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)測的可靠性與魯棒性，并為進(jìn)一步的維修決策提供支持。

為達(dá)到上述目的，一方面，本申請實(shí)施例提供了一種在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法，包括：采集反映往復(fù)機(jī)械傳動鏈狀態(tài)的多傳感間接測量信號；對所述多傳感間接測量信號進(jìn)行預(yù)處理，以去除其中的背景噪聲；針對預(yù)處理后的多傳感間接測量信號，分別從時(shí)域、頻域和時(shí)頻域提取多域特征參數(shù)；對所述多域特征參數(shù)依次進(jìn)行信度評價(jià)、特征篩選和信息融合，以獲取融合特征參數(shù)；將獲取的融合特征參數(shù)及離線間隙觀測量輸入至虛擬傳感模型，建立表征所述多傳感間接測量信號與傳動鏈間隙量間的非線性關(guān)系；根據(jù)實(shí)時(shí)采集的多傳感間接測量信號獲取新的融合特征參數(shù)，并將所述新的融合特征參數(shù)代入所述虛擬傳感模型，實(shí)時(shí)估計(jì)傳動鏈間隙量。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法，在所述根據(jù)實(shí)時(shí)采集的多傳感間接測量信號獲取新的融合特征參數(shù)之后，還包括：根據(jù)在線優(yōu)化方法和實(shí)時(shí)采集的多傳感間接測量信號在線優(yōu)化所述虛擬傳感模型；將實(shí)時(shí)估計(jì)的傳動鏈間隙量與實(shí)際傳動鏈間隙量進(jìn)行比較，并計(jì)算在線測量的誤差，以確定往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙的當(dāng)前狀態(tài)。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法，所述多傳感間接測量信號包括但不限于振動加速度信號、壓力信號和聲發(fā)射信號。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法，所述預(yù)處理的實(shí)現(xiàn)方法包括但不限于盲源分離和包絡(luò)解調(diào)。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法，所述多域特征參數(shù)包括但不限于以下特征參數(shù)：時(shí)域特征參數(shù)，其包括峰峰值、有效值、方根幅值、峭度值、峰值因子和裕度值；頻域特征參數(shù)，其包括在對預(yù)處理后的多傳感間接測量信號進(jìn)行傅里葉變換，并在此基礎(chǔ)上提取的0～0.5采樣頻率功率譜上的均值、最大值、均方值、方差值、偏斜度值和度值；時(shí)頻域特征參數(shù)：其包括在對預(yù)處理后的多傳感間接測量信號進(jìn)行5層小波包分解，并在此基礎(chǔ)上提取的前1-10個(gè)節(jié)點(diǎn)的小波能量和小波能量比。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法，所述對所述多域特征參數(shù)依次進(jìn)行信度評價(jià)、特征篩選和信息融合，包括：計(jì)算多域特征參數(shù)中每個(gè)特征參數(shù)的相關(guān)度指標(biāo)，所述相關(guān)度指標(biāo)作為衡量該特征參數(shù)表征傳動鏈間隙狀態(tài)信度大小的一個(gè)指標(biāo)；計(jì)算多域特征參數(shù)中每個(gè)特征參數(shù)的趨勢性指標(biāo)，所述趨勢性指標(biāo)作為衡量該特征參數(shù)表征傳動鏈間隙狀態(tài)信度大小的另一個(gè)指標(biāo)；將每個(gè)特征參數(shù)的相關(guān)度指標(biāo)和趨勢性指標(biāo)進(jìn)行相乘，獲得每個(gè)特征參數(shù)的一個(gè)新指標(biāo)，以作為衡量該特征參數(shù)表征傳動鏈間隙狀態(tài)信度大小的綜合評價(jià)指標(biāo)；根據(jù)每個(gè)特征參數(shù)的綜合評價(jià)指標(biāo)的大小，從所述多域特征參數(shù)的n個(gè)特征參數(shù)中篩選出m個(gè)特征參數(shù)作為敏感特征參數(shù)；對所述敏感特征參數(shù)進(jìn)行信息融合，實(shí)現(xiàn)所述信息融合的方法包括但不限于核主元分析方法。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法，所述相關(guān)度指標(biāo)通過以下公式計(jì)算得到：其中，x＝(x1,x2,...,xp)為特征參數(shù)向量，p為特征參數(shù)向量x的長度，y＝(y1,y2,...,yp)為離線間隙觀測量，cor(x,y)為相關(guān)度，xi為特征參數(shù)向量中第i個(gè)特征參數(shù)的參數(shù)值，為相應(yīng)特征參數(shù)的均值，yi為第i個(gè)離線間隙觀測量，為各個(gè)離線間隙觀測量的均值。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法，所述趨勢性指標(biāo)通過以下公式計(jì)算得到：其中，tre(x,t)為趨勢性指標(biāo)，x＝(x1,x2,...,xp)為特征參數(shù)向量，p為特征參數(shù)向量x的長度，t＝(t1,t2,...,tp)為時(shí)間向量，xi為ti時(shí)刻對應(yīng)的特征參數(shù)的參數(shù)值。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法，所述虛擬傳感模型包括但不限于elm模型。

另一方面，本申請實(shí)施例還提供了一種在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的裝置，包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集反映往復(fù)機(jī)械傳動鏈狀態(tài)的多傳感間接測量信號；信號預(yù)處理模塊，用于對所述多傳感間接測量信號進(jìn)行預(yù)處理，以去除其中的背景噪聲；多域特征提取模塊，用于針對預(yù)處理后的多傳感間接測量信號，分別從時(shí)域、頻域和時(shí)頻域提取多域特征參數(shù)；多源信息融合模塊，用于對所述多域特征參數(shù)依次進(jìn)行信度評價(jià)、特征篩選和信息融合，以獲取融合特征參數(shù)；模型構(gòu)建模塊，用于將獲取的融合特征參數(shù)及離線間隙觀測量輸入至虛擬傳感模型，建立表征所述多傳感間接測量信號與傳動鏈間隙量間的非線性關(guān)系；根據(jù)實(shí)時(shí)采集的多傳感間接測量信號獲取新的融合特征參數(shù)，并將所述新的融合特征參數(shù)代入所述虛擬傳感模型，實(shí)時(shí)估計(jì)傳動鏈間隙量。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的裝置，該裝置還包括：模型在線優(yōu)化模塊，用于根據(jù)在線優(yōu)化方法和實(shí)時(shí)采集的多傳感間接測量信號在線優(yōu)化所述虛擬傳感模型；將實(shí)時(shí)估計(jì)的傳動鏈間隙量與實(shí)際傳動鏈間隙量進(jìn)行比較，并計(jì)算在線測量的誤差，以確定往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙的當(dāng)前狀態(tài)。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的裝置，所述多傳感間接測量信號包括但不限于振動加速度信號、壓力信號和聲發(fā)射信號。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的裝置，所述預(yù)處理的實(shí)現(xiàn)方法包括但不限于盲源分離和包絡(luò)解調(diào)。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的裝置，所述多域特征參數(shù)包括但不限于以下特征參數(shù)：時(shí)域特征參數(shù)，其包括峰峰值、有效值、方根幅值、峭度值、峰值因子和裕度值；頻域特征參數(shù)，其包括在對預(yù)處理后的多傳感間接測量信號進(jìn)行傅里葉變換，并在此基礎(chǔ)上提取的0～0.5采樣頻率功率譜上的均值、最大值、均方值、方差值、偏斜度值和度值；時(shí)頻域特征參數(shù)：其包括在對預(yù)處理后的多傳感間接測量信號進(jìn)行5層小波包分解，而后提取的前1-10個(gè)節(jié)點(diǎn)的小波能量和小波能量比。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的裝置，所述對所述多域特征參數(shù)依次進(jìn)行信度評價(jià)、特征篩選和信息融合，包括：

計(jì)算多域特征參數(shù)中每個(gè)特征參數(shù)的相關(guān)度指標(biāo)，所述相關(guān)度指標(biāo)作為衡量該特征參數(shù)表征傳動鏈間隙狀態(tài)信度大小的一個(gè)指標(biāo)；計(jì)算多域特征參數(shù)中每個(gè)特征參數(shù)的趨勢性指標(biāo)，所述趨勢性指標(biāo)作為衡量該特征參數(shù)表征傳動鏈間隙狀態(tài)信度大小的另一個(gè)指標(biāo)；將每個(gè)特征參數(shù)的相關(guān)度指標(biāo)和趨勢性指標(biāo)進(jìn)行相乘，獲得每個(gè)特征參數(shù)的一個(gè)新指標(biāo)，以作為衡量該特征參數(shù)表征傳動鏈間隙狀態(tài)信度大小的綜合評價(jià)指標(biāo)；根據(jù)每個(gè)特征參數(shù)的綜合評價(jià)指標(biāo)的大小，從所述多域特征參數(shù)的n個(gè)特征參數(shù)中篩選出m個(gè)特征參數(shù)作為敏感特征參數(shù)；對所述敏感特征參數(shù)進(jìn)行信息融合，實(shí)現(xiàn)所述信息融合的方法包括但不限于核主元分析方法。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的裝置，所述相關(guān)度指標(biāo)通過以下公式計(jì)算得到：其中，x＝(x1,x2,...,xp)為特征參數(shù)向量，p為特征參數(shù)向量x的長度，y＝(y1,y2,...,yp)為離線間隙觀測量，cor(x,y)為相關(guān)度，xi為特征參數(shù)向量中第i個(gè)特征參數(shù)的參數(shù)值，為相應(yīng)特征參數(shù)的均值，yi為第i個(gè)離線間隙觀測量，為各個(gè)離線間隙觀測量的均值。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的裝置，所述趨勢性指標(biāo)通過以下公式計(jì)算得到：其中，tre(x,t)為趨勢性指標(biāo)，x＝(x1,x2,...,xp)為特征參數(shù)向量，p為特征參數(shù)向量x的長度，t＝(t1,t2,...,tp)為時(shí)間向量，xi為ti時(shí)刻對應(yīng)的特征參數(shù)的參數(shù)值。

本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的裝置，所述虛擬傳感模型包括但不限于elm模型。

由此可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本申請實(shí)施例通過融合低成本的在線間接測量信號與高精度的離線間隙測量來實(shí)時(shí)估計(jì)往復(fù)機(jī)械傳動鏈的間隙量，其具有如下有益效果：

第一，本申請實(shí)施例可對獲取的多傳感間接測量信號進(jìn)行以降噪與信號增強(qiáng)為目的的信號預(yù)處理，其中，信號預(yù)處理的方法包括但不限于盲源分離和包絡(luò)解調(diào)方法。該方法可在保留傳動鏈間隙內(nèi)在特性變化的同時(shí)，消除背景噪聲的影響，提高多傳感間接測量信號的信噪比。

第二，本申請實(shí)施例在提取往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙特征參數(shù)時(shí)，可根據(jù)預(yù)處理后的多傳感間接測量信號，從時(shí)域、頻域和時(shí)頻域中獲取到多域特征參數(shù)，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)采用單一傳感器下單一域特征參數(shù)無法全面表征往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙變化規(guī)律的缺點(diǎn)。

第三，本申請實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)多域特征參數(shù)的信度評價(jià)、特征篩選和信息融合，這樣，不僅可以避免人為選擇特征的盲目性，還可以去除多傳感間接測量信號中的冗余信息，并提高虛擬傳感模型的在線測量效率。

第四，本申請實(shí)施例在表征多傳感間接測量信號與往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量間的非線性關(guān)系時(shí)，可利用虛擬傳感模型自身強(qiáng)大的非線性表示與泛化能力，充分挖掘傳動鏈間隙的變化規(guī)律，相比傳統(tǒng)的傳感技術(shù)，可以更好地學(xué)習(xí)傳動鏈間隙的發(fā)展過程。

第五，本申請實(shí)施例可在線優(yōu)化方法自適應(yīng)調(diào)整虛擬傳感模型的參數(shù)，從而改善了往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙在惡劣工況和復(fù)雜環(huán)境因素影響下呈現(xiàn)動態(tài)變化的缺陷，從而提高了往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙在線測量的可靠性與魯棒性。

第六，本申請實(shí)施例可實(shí)時(shí)估計(jì)往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙的狀態(tài)與測量誤差，使得如此，相關(guān)工程人員可在尚能控制的范圍內(nèi)及早預(yù)知設(shè)備可能存在的危險(xiǎn)狀態(tài)，并可進(jìn)一步分析潛在誘發(fā)原因，以便于及時(shí)給出合理建議及維修方案，從而避免安全事故的發(fā)生并減少停機(jī)測量所造成的經(jīng)濟(jì)損失。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：

圖1為本申請一實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法的流程圖；

圖2為本申請一實(shí)施例的elm模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本申請一實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。

參考圖1所示，本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的方法可以包括以下步驟：

s101、采集反映往復(fù)機(jī)械傳動鏈狀態(tài)的多傳感間接測量信號。

本申請實(shí)施例中，所述多傳感間接測量信號可以包括但不限于振動加速度信號、壓力信號和聲發(fā)射信號等，即所述多傳感間接測量信號可通過振動加速度傳感器、壓力傳感器、聲發(fā)射傳感器等采集得到，從而克服了單一傳感器無法充分表征傳動鏈間隙狀態(tài)的缺陷。

s102、對所述多傳感間接測量信號進(jìn)行預(yù)處理，以去除其中的背景噪聲。

本申請實(shí)施例中，可通過盲源分離、包絡(luò)解調(diào)等方法對采集的多傳感間接測量信號進(jìn)一步處理，從而去除傳感觀測中的背景噪聲，提高信噪比。

s103、針對預(yù)處理后的多傳感間接測量信號，分別從時(shí)域、頻域和時(shí)頻域提取多域特征參數(shù)。

本申請實(shí)施例中，所述多域特征參數(shù)包括但不限于以下特征參數(shù)：

時(shí)域特征參數(shù)，其包括峰峰值、有效值、方根幅值、峭度值、峰值因子和裕度值；

頻域特征參數(shù)，其包括在對預(yù)處理后的多傳感間接測量信號進(jìn)行傅里葉變換，并在此基礎(chǔ)上提取的0～0.5采樣頻率功率譜上的均值、最大值、均方值、方差值、偏斜度值和度值；

時(shí)頻域特征參數(shù)：其包括在對預(yù)處理后的多傳感間接測量信號進(jìn)行5層小波包分解，并在此基礎(chǔ)上提取的前1-10個(gè)節(jié)點(diǎn)的小波能量和小波能量比。

本申請實(shí)施例針對預(yù)處理后的多傳感間接測量信號，分別從時(shí)域、頻域和時(shí)頻域提取多域特征參數(shù)，從而克服了單一傳感器下單一域特征參數(shù)無法全面表征往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙變化規(guī)律的缺點(diǎn)。

s104、對所述多域特征參數(shù)依次進(jìn)行信度評價(jià)、特征篩選和信息融合，以獲取融合特征參數(shù)。具體包括如下步驟：

s1041、計(jì)算多域特征參數(shù)中每個(gè)特征參數(shù)的相關(guān)度指標(biāo)，所述相關(guān)度指標(biāo)作為衡量該特征參數(shù)表征傳動鏈間隙狀態(tài)信度大小的一個(gè)指標(biāo)。其中，所述相關(guān)度指標(biāo)可通過以下公式計(jì)算得到：

其中，x＝(x1,x2,...,xp)為特征參數(shù)向量，p為特征參數(shù)向量x的長度，y＝(y1,y2,...,yp)為離線間隙觀測量，cor(x,y)為相關(guān)度，xi為特征參數(shù)向量中第i個(gè)特征參數(shù)的參數(shù)值，為相應(yīng)特征參數(shù)的均值，yi為第i個(gè)離線間隙觀測量，為各個(gè)離線間隙觀測量的均值。

s1042、計(jì)算多域特征參數(shù)中每個(gè)特征參數(shù)的趨勢性指標(biāo)，所述趨勢性指標(biāo)作為衡量該特征參數(shù)表征傳動鏈間隙狀態(tài)信度大小的另一個(gè)指標(biāo)。其中，所述趨勢性指標(biāo)可通過以下公式計(jì)算得到：

其中，tre(x,t)為趨勢性指標(biāo)，x＝(x1,x2,...,xp)為特征參數(shù)向量，p為特征參數(shù)向量x的長度，t＝(t1,t2,...,tp)為時(shí)間向量，xi為ti時(shí)刻對應(yīng)的特征參數(shù)的參數(shù)值。

s1043、考慮到相關(guān)度和趨勢性兩種指標(biāo)的重要性，將每個(gè)特征參數(shù)的相關(guān)度指標(biāo)和趨勢性指標(biāo)進(jìn)行相乘，可獲得每個(gè)特征參數(shù)的一個(gè)新指標(biāo)，以作為衡量該特征參數(shù)表征傳動鏈間隙狀態(tài)信度大小的綜合評價(jià)指標(biāo)。且上述綜合評價(jià)指標(biāo)的指標(biāo)值越大，則對應(yīng)特征參數(shù)表征傳動鏈間隙的信度越大。

s1044、根據(jù)每個(gè)特征參數(shù)的綜合評價(jià)指標(biāo)的大小，從所述多域特征參數(shù)的n個(gè)特征參數(shù)中篩選出m個(gè)特征參數(shù)作為表征傳動鏈間隙的敏感特征參數(shù)。例如，以0.5為閾值，從n個(gè)特征參數(shù)中篩選出m個(gè)信度大于0.5的特征參數(shù)，作為敏感特征參數(shù)。

s1045、對所述敏感特征參數(shù)進(jìn)行信息融合，所述信息融合的方法包括但不限于核主元分析(kernelprincipalcomponentanalysis，簡稱kpca)方法。該方法具體可以包括：

將篩選后的m個(gè)特征參數(shù)進(jìn)行重組，得到表征往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙的多源特征矩陣其中：xj＝(x1j,x2j,…,xpj)^t是對應(yīng)第j個(gè)敏感特征參數(shù)，p是特征參數(shù)xj的長度。具體融合過程如下：

(1)、對特征矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即：

式中，是第j個(gè)敏感特征參數(shù)xj的均值；sj為xj的標(biāo)準(zhǔn)方差。

(2)、通過核函數(shù)將m維多源特征矩陣映射到高維特征空間，并求出映射特征矩陣k，其中

(3)、對k進(jìn)行中心化，得到新矩陣并計(jì)算的m個(gè)特征值λ1≥λ2≥…≥λm，以及對應(yīng)的特征向量u＝(u1,u2,…,um)；

(4)、計(jì)算信息融合后前l(fā)個(gè)主元特征的累計(jì)貢獻(xiàn)率，使其在去除冗余信息的同時(shí)，至少保留原始特征信息的95％：

(5)、計(jì)算前l(fā)個(gè)主元特征：

z＝u^tx

式中，u＝(u1,u2,…,um)；z＝(z1,z2,…,zl)。

此外，還可以利用上述的信度計(jì)算方法計(jì)算融合特征參數(shù)的信度，并同信度融合前的n個(gè)特征參數(shù)的進(jìn)行比較，進(jìn)而可以驗(yàn)證信度融合方法的科學(xué)性。

本申請實(shí)施例中，通過對多域特征參數(shù)進(jìn)行信息融合，不僅可以避免人為選擇特征的盲目性，而且可以去除傳感觀測中的冗余信息，從而有利于提高虛擬傳感模型在線測量的效率。

s105、將獲取的融合特征參數(shù)及離線間隙觀測量輸入至虛擬傳感模型，建立表征所述多傳感間接測量信號與傳動鏈間隙量間的非線性關(guān)系。

本申請實(shí)施例中，根據(jù)獲取的融合特征參數(shù)和離線間隙觀測量，通過虛擬傳感模型來建立多傳感間接測量信號與往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量間的表征關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)傳動鏈間隙量的在線測量?？紤]到極限學(xué)習(xí)機(jī)(extremelearningmachine，簡稱elm)預(yù)測方法強(qiáng)大的非線性表示與泛化能力，下面以該方法為例詳細(xì)描述虛擬傳感模型的構(gòu)建過程，如圖2所示，為elm模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。其包括輸入層、輸出層以及位于二者之間的隱含層。該方法包括以下步驟：

1)、隨機(jī)設(shè)置elm模型的隱含層學(xué)習(xí)參數(shù)wi和bi；

將獲取的融合特征矩陣z(即融合特征參數(shù)構(gòu)成的矩陣)和離線間隙觀測量y重組，可得新矩陣(zi,yi)∈r^l×r，其中zi＝[zi1,zi2,…,zil]^t是融合特征矩陣z的第i行采樣數(shù)據(jù)，yi是第i個(gè)離線間隙觀測量。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，elm模型被用來表征多傳感間接測量信號與傳動鏈間隙量間的非線性關(guān)系，其具體描述如下：

其中，是隱含層節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，wi＝[wi1,wi2,…,wil]^t表示網(wǎng)絡(luò)輸入到隱含層的連接權(quán)值，wi表示輸入至第i個(gè)隱含層節(jié)點(diǎn)的連接權(quán)值，bi表示第i個(gè)隱含層節(jié)點(diǎn)的閾值；zi為融合特征矩陣z的第i行采樣數(shù)據(jù)，βi表示第i個(gè)隱含層節(jié)點(diǎn)到輸出層的連接權(quán)值；wi·zj表示wi和zj的內(nèi)積；g(x)為sigmoid函數(shù)，且

2)、計(jì)算隱含層輸出矩陣h；

上式(5-1)可進(jìn)一步簡化為：

hβ＝y(tǒng)(5-2)

其中，y＝[y1,y2,…,yp]。h被稱為elm模型的隱含層輸出矩陣，第i列是對應(yīng)輸入的第i個(gè)隱含層節(jié)點(diǎn)輸出。

為了建立多傳感間接測量信號與傳動鏈間隙間的表征關(guān)系，elm模型需進(jìn)一步尋找最優(yōu)的使得式(5-3)成立。

即，確保損失函數(shù)(目標(biāo)函數(shù))e(wi,bi,β)最小，損失函數(shù)的表達(dá)式如下：

3)、計(jì)算輸出權(quán)值

考慮到實(shí)際應(yīng)用中矩陣h^th奇異的特點(diǎn)，本申請實(shí)施例中可以運(yùn)用奇異值分解方法來求解隱含層輸出矩陣h的廣義逆，其具體方法如下：

其中，h^t為h的轉(zhuǎn)置矩陣，h⁺為h的廣義逆，(h^th)^-1為h^th的逆矩陣。

在得到輸出權(quán)值后，將代入上式(5-1)中的βi，即可得到elm模型。

s106、根據(jù)實(shí)時(shí)采集的多傳感間接測量信號獲取新的融合特征參數(shù)，并將所述新的融合特征參數(shù)代入所述虛擬傳感模型，實(shí)時(shí)估計(jì)傳動鏈間隙量。

本申請實(shí)施例中，可實(shí)時(shí)將最新采集的多傳感間接測量信號按上述的方法進(jìn)行處理，獲取新的融合特征矩陣，接著把上述訓(xùn)練得到的輸出權(quán)值和新的融合特征矩陣帶入虛擬傳感模型(即elm模型)中，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)估計(jì)往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量。

可選的，本申請實(shí)施例中，在之后實(shí)時(shí)估計(jì)傳動鏈間隙量還可以包括：

s107、根據(jù)在線優(yōu)化方法和實(shí)時(shí)采集的多傳感間接測量信號在線優(yōu)化所述虛擬傳感模型；將實(shí)時(shí)估計(jì)的傳動鏈間隙量與實(shí)際傳動鏈間隙量進(jìn)行比較，并計(jì)算在線測量的誤差，以確定往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙的當(dāng)前狀態(tài)。

本申請實(shí)施例通過在線優(yōu)化方法如最大期望算法等，利用最新采集的多傳感間接測量信號自適應(yīng)更新elm模型中隱含層節(jié)點(diǎn)從而改善了elm模型在傳動鏈間隙動態(tài)變化條件下在線測量的可靠性與魯棒性。

此外，還可以將elm模型所估計(jì)的傳動鏈間隙量與實(shí)際間隙量進(jìn)行比較，并計(jì)算在線測量的誤差，以確定往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙的當(dāng)前狀態(tài)，如此，相關(guān)工程人員可在尚能控制的范圍內(nèi)及早預(yù)知設(shè)備可能存在的危險(xiǎn)狀態(tài)，并可進(jìn)一步分析潛在誘發(fā)原因，以便于及時(shí)給出合理建議及維修方案，從而避免安全事故的發(fā)生并減少停機(jī)測量所造成的經(jīng)濟(jì)損失。

參考圖3所示，本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的裝置可以包括：

數(shù)據(jù)采集模塊31，用于采集反映往復(fù)機(jī)械傳動鏈狀態(tài)的多傳感間接測量信號；

信號預(yù)處理模塊32，用于對所述多傳感間接測量信號進(jìn)行預(yù)處理，以去除其中的背景噪聲；

多域特征提取模塊33，用于針對預(yù)處理后的多傳感間接測量信號，分別從時(shí)域、頻域和時(shí)頻域提取多域特征參數(shù)；

多源信息融合模塊34，用于對所述多域特征參數(shù)依次進(jìn)行信度評價(jià)、特征篩選和信息融合，以獲取融合特征參數(shù)；

模型構(gòu)建模塊35，用于將獲取的融合特征參數(shù)及離線間隙觀測量輸入至虛擬傳感模型，建立表征所述多傳感間接測量信號與傳動鏈間隙量間的非線性關(guān)系；根據(jù)實(shí)時(shí)采集的多傳感間接測量信號獲取新的融合特征參數(shù)，并將所述新的融合特征參數(shù)代入所述虛擬傳感模型，實(shí)時(shí)估計(jì)傳動鏈間隙量。

此外，本申請實(shí)施例的在線測量往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙量的裝置還可以包括：

模型在線優(yōu)化模塊36，用于根據(jù)在線優(yōu)化方法和實(shí)時(shí)采集的間接測量信號在線優(yōu)化所述虛擬傳感模型；將實(shí)時(shí)估計(jì)的傳動鏈間隙量與實(shí)際傳動鏈間隙量進(jìn)行比較，并計(jì)算在線測量的誤差，以確定往復(fù)機(jī)械傳動鏈間隙的當(dāng)前狀態(tài)。

本申請實(shí)施例的裝置與上述本申請實(shí)施例的方法對應(yīng)，因此，有關(guān)于本申請實(shí)施例的裝置細(xì)節(jié)，請參見上述本申請實(shí)施例的方法，在此不再贅述。

以上所述僅為本申請的實(shí)施例而已，并不用于限制本申請。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。