exponenta event banner

faultBands

Формирование диапазонов частот отказов для выделения спектральных характеристик

Описание

пример

FB = faultBands(F0,N0) генерирует полосы частот отказов FB, используя основную частоту интересов F0 и массив гармоник N0. Например, для построения диапазонов отказов для асинхронного двигателя частота сети 60 Гц является основной частотой, представляющей интерес.

пример

FB = faultBands(F0,N0,F1,N1) конструирует полосы частот отказов FB, используя расстояние первой боковой полосы F1 от основной частоты F0. N1 - массив боковых полос вокруг F0. Если F1 не указан, то faultBands наборы F1 до 10 процентов F0 по умолчанию. N1 эквивалентно 'SidebandsПара имя-значение. Вы можете использовать 'Typeпара «имя-значение» для указания разделения между последовательными боковыми полосами.

пример

___ = faultBands(___,Name,Value) позволяет задать дополнительные параметры, используя один или несколько аргументов пары имя-значение.

пример

[FB,info] = faultBands(___) также возвращает структуру info содержащий информацию о сформированных диапазонах частот отказов FB.

пример

faultBands(___) без выходных аргументов строит гистограмму сгенерированных полос частот отказов FB.

Примеры

свернуть все

В этом примере генерируют полосы частот для анализа составляющих сигнала вокруг первых 5 гармоник сетевой частоты питания.

При основной частоте 60 Гц, частоте переменного тока в сетевом источнике питания, использование faultBands для формирования первых 5 гармоник сетевого питания.

F0 = 60;
N0 = 1:5;
FB = faultBands(F0,N0)
FB = 5×2

   58.5000   61.5000
  118.5000  121.5000
  178.5000  181.5000
  238.5000  241.5000
  298.5000  301.5000

FB возвращается в виде массива 5x2 с шириной полосы частот по умолчанию 5% от F0 которая равна 3 Гц. Первый столбец в FB содержит значения F-W2, а второй столбец содержит все значения F + W2 для каждой гармоники.

В этом примере рассмотрим асинхронный двигатель с поломанными стержнями ротора. При нормальной работе с нагрузкой скорость ротора всегда отстает от скорости магнитного поля, позволяя стержням ротора резать магнитные силовые линии и создавать полезный крутящий момент. Эта разница называется слип. Учитывая значение проскальзывания 0,03 в системе с поломанными роторами, построить полосы частот для компонентов боковой полосы вокруг основной частоты 60 Гц.

F0 = 60;
N0 = 1:2;
slip = 0.03;
F1 = 2*slip*F0;
N1 = 1:3;
[FB,info] = faultBands(F0,N0,F1,N1)
FB = 12×2

   47.7000   50.7000
   51.3000   54.3000
   54.9000   57.9000
   62.1000   65.1000
   65.7000   68.7000
   69.3000   72.3000
  107.7000  110.7000
  111.3000  114.3000
  114.9000  117.9000
  122.1000  125.1000
      ⋮

info = struct with fields:
           Centers: [1x12 double]
            Labels: [1x12 string]
    HarmonicGroups: [1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2]

Построить полосы частот для анализа составляющих сигнала вокруг первых трех гармоник частоты питания электрической сети.

При основной частоте 60 Гц использовать переменный ток в электросети faultBands для визуализации первых 3 гармоник сетевого питания.

F0 = 60;
N0 = 1:3;
faultBands(F0,N0)

Figure contains an axes. The axes with title Fault Frequency Bands contains 6 objects of type patch, text.

На графике обратите внимание на следующее:

  • Фундаментальная частота, которая также является первой гармоникой, 1F0 на частоте 60 Гц

  • Вторая гармоника, 2F0 при частоте 120 Гц

  • Третья гармоника, 3F0 на частоте 180 Гц

Чтобы лучше фиксировать ожидаемые изменения фактических системных сигналов вокруг номинальных частот отказов, установите ширину каждой полосы 10 Гц.

faultBands(F0,N0,'Width',10)

Figure contains an axes. The axes with title Fault Frequency Bands contains 6 objects of type patch, text.

В этом примере рассмотрим асинхронный двигатель со статическими и динамическими эксцентриситетами ротора. Построение и визуализация частотных диапазонов для компонентов 4 боковых полос асинхронного двигателя с 4 полюсными парами вокруг основной частоты из-за эксцентриситетов ротора.

F0 = 60;
N0 = 1;
slip = 0.029;
polePairs = 4;
F1 = 2*F0*(1-slip)/polePairs
F1 = 29.1300
N1 = 0:4;
faultBands(F0,N0,F1,N1)
Warning: Truncated or removed negative fault frequency bands.

Figure contains an axes. The axes with title Fault Frequency Bands contains 14 objects of type patch, text.

Чтобы избежать усечения отрицательных диапазонов частот отказов, установите 'FoldingКому true чтобы сложить их на положительную частотную ось.

faultBands(F0,N0,F1,N1,'Folding',true)

Figure contains an axes. The axes with title Fault Frequency Bands contains 18 objects of type patch, text.

Обратите внимание, что частоты боковых полос 1F0-3F1 и 1F0-4F1 Теперь они видны на положительной оси.

Входные аргументы

свернуть все

Основная частота, представляющая интерес, заданная как положительный скаляр. faultBands строит полосы частот отказов вокруг основной частоты F0. Например, для построения диапазонов отказов для неисправного асинхронного двигателя частота сети 60 Гц является основной частотой, представляющей интерес. Аналогично, чтобы генерировать полосы отказов для неисправной зубчатой передачи, частота входного вала является основной частотой.

Можно указать F0 либо в герцах, либо в заказах.

Гармоники фундаментальной частоты, задаваемые как вектор положительных целых чисел. Задание диапазонов отказов вокруг основной частоты F0 и его гармоники N0. N0 эквивалентно 'HarmonicsПара имя-значение со значением по умолчанию 1.

Расстояние первой боковой полосы от основной частоты, определяемое как положительный скаляр. Если F1 не указан, то faultBands предполагает значение 10 процентов от основной частоты для F1.

Боковые полосы фундаментальной частоты и её гармоник, определяемые как вектор неотрицательных целых чисел. N1 эквивалентно 'SidebandsПара имя-значение со значением по умолчанию 0.

Аргументы пары «имя-значение»

Укажите дополнительные пары, разделенные запятыми Name,Value аргументы. Name является именем аргумента и Value - соответствующее значение. Name должен отображаться внутри кавычек. Можно указать несколько аргументов пары имен и значений в любом порядке как Name1,Value1,...,NameN,ValueN.

Пример: ...,'Harmonics',[1,3,5]

Гармоники основной частоты, которая должна быть включена, указаны как пара, разделенная запятыми, состоящая из 'Harmonicsи вектор положительных целых чисел. Значение по умолчанию - 1. Укажите 'Harmonicsкогда вы хотите построить полосы частот с большим количеством гармоник основной частоты.

Боковые полосы вокруг основной частоты и ее гармоник, которые должны быть включены, указаны как пара, разделенная запятыми, состоящая из 'Sidebandsи вектор неотрицательных целых чисел. Значение по умолчанию - 0. Укажите 'Sidebandsкогда вы хотите построить полосы частот с боковыми полосами вокруг основной частоты и ее гармоник.

Ширина полос частот, центрированных на номинальных частотах отказов, заданная как разделенная запятыми пара, состоящая из 'Width"и положительный скаляр. Значение по умолчанию составляет 5 процентов от основной частоты. Не указывайте 'Widthс большим значением, чтобы полосы отказов не перекрывались.

Значение разделения между последовательными боковыми полосами, указанное как пара, разделенная запятыми, состоящая из 'Type«и либо» 'additive' или 'multiplicative'. Укажите 'Type'как:

  • 'additive', чтобы установить разделение между последовательными боковыми полосами в F1.

  • 'multiplicative'для установки разделения между последовательными боковыми полосами, пропорциональными как гармоническому порядку, так и значению боковой полосы.

Логическое значение, указывающее, должны ли отрицательные номинальные частоты отказов складываться относительно начала координат частоты, указанное как пара, разделенная запятыми, состоящая из 'Folding«и либо» true или false. Если установить 'FoldingКому true, то faultBands складывает отрицательные номинальные частоты отказов относительно начала координат частоты, принимая их абсолютные значения таким образом, что сложенные полосы отказов всегда падают в положительных частотных интервалах. Сложенные полосы отказов вычисляются как [max (0 , | F |  W2), | F | + W2], гдеW является 'Widthпара «имя-значение» и F - одна из номинальных частот отказа.

Выходные аргументы

свернуть все

Полосы частот отказов, возвращаемые как Nx2 массив, где N - количество частот отказов. FB возвращается в тех же единицах, что и F0, либо в Герце, либо в орденах. Сгенерированные полосы отказов, [F  W2, F + W2], центрируются в зависимости от спецификации боковой полосы следующим образом:

  • Если боковые полосы не указаны, то полосы отказов центрируются при F = n0F0, где целое числоn0 диапазоны по элементам массива гармоник, N0.

  • При указании боковых полос с помощью N1 или 'Sidebandsпара «имя-значение», затем полосы отказов центрируются в:

    • F = n0F0 ± n1F1, когда 'Type"" указан как " 'additive'. Здесь целое число n1 диапазоны по элементам массива боковых полос, N1.

    • F = n0 (F0 ± n1F1), когда 'Type"" указан как " 'multiplicative'.

Информация о диапазонах частот отказов в FB, возвращается в виде структуры со следующими полями:

  • Centers - Частоты отказов центра

  • Labels - Метки, описывающие каждую частоту

  • HarmonicGroups - Номера гармонических групп, равные гармоническому порядку каждой полосы частот, чтобы иметь возможность идентифицировать полосы отказов, связанные с номинальной частотой отказов F = n0F0, где целое числоn0 диапазоны по элементам массива гармоник, N0

Представлен в R2019b