空调压缩机激励辨识方法以及计算机装置与流程

本发明涉及空调压缩机技术领域，具体的，涉及一种空调压缩机激励辨识方法，还涉及应用该空调压缩机激励辨识方法的计算机装置。

背景技术：

目前压缩机的激励力通常是由压缩机动力学模型计算得到，主要包括气动转矩负载、电机的电磁转矩负载、转子动平衡的偏心负载等。这种方法的主要缺点是需要得到各个参数的精确值，而有些参数的精确获得是很困难的，如气体转矩负载，在有些情况下压缩机是第三方供应的，无法得到内部模型及参数。在压缩机配管系统开发前期，需要对压缩机配管系统进行仿真分析，预测管路的振动及应力，但是需要获知压缩机的激励。而目前的激励识别均不能等效到压缩机的质心处，不利于贴近实际，不利于对压缩机配管系统的仿真分析。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供一种解决压缩机载荷不能等效到质心处的问题的空调压缩机激励辨识方法。

本发明的第二目的是提供一种解决压缩机载荷不能等效到质心处的问题的计算机装置。

为了实现上述第一目的，本发明提供的空调压缩机激励辨识方法包括：在压缩机以预设频率运行时，获取压缩机表面所有加速度传感器的振动加速度矩阵；获取对压缩机单体锤击的测试结果数据并根据测试结果数据获得压缩机的质心坐标以及惯性参数矩阵，根据质心坐标以及惯性参数矩阵获得压缩机的质量矩阵；建立压缩机的简化模型，获取压缩机橡胶脚垫系统的刚度矩阵；根据所有加速度传感器的振动加速度矩阵获得压缩机的质心振动加速度矩阵；根据质量矩阵、刚度矩阵和质心振动加速度矩阵获得压缩机的质心等效载荷。

由上述方案可见，本发明的空调压缩机激励辨识方法通过在预设频率下对压缩机表面的振动加速度进行获取，并通过对压缩机单体进行锤击，利用加速度传感器获得其频响函数，再经过矩阵计算得到压缩机的惯性参数，之后，通过有限元仿真获得压缩机脚垫的刚度矩阵以及质心振动加速度，从而获得压缩机质心处的等效载荷。因此，通过本发明的空调压缩机激励辨识方法解决了压缩机的载荷不能等效到质心的问题，使压缩机配管系统的有限元建模更贴近实际。

进一步的方案中，获取压缩机表面所有加速度传感器的振动加速度矩阵的步骤包括：获取所有加速度传感器所采集的振动加速度时域数据，将振动加速度时域数据进行频域转换，获得振动加速度矩阵。

由此可知，将振动加速度时域数据进行频域转换，可便于对振动加速度进行分析，提高检测效率。

进一步的方案中，获取压缩机表面所有加速度传感器的振动加速度矩阵的步骤还包括：根据每一个加速度传感器对应的振动加速度时域数据判断是否需要更换检测位置，若是，生成更换检测位置的提示信息。

由此可见，为了确保加速度传感器采集到的数据的可靠性，需对振动加速度时域数据进行判断，从而确认是否需要更换位置采集，确保加速度传感器处于最佳的采集位置。

进一步的方案中，获取对压缩机单体锤击的测试结果数据，根据所述测试结果数据获得所述压缩机的质心坐标以及惯性参数矩阵的步骤包括：在对压缩机进行预设点数锤击时，获取每一次锤击时压缩机表面所有加速度传感器的锤击振动加速度矩阵以及锤击激励矩阵；根据锤击振动加速度矩阵以及锤击激励矩阵获得压缩机三维模型的参考坐标系的坐标原点的锤击振动加速度矩阵；根据坐标原点的锤击振动加速度矩阵、坐标原点的坐标获得压缩机的质心坐标；根据压缩机的质量、质心坐标、锤击激励矩阵、锤击振动加速度矩阵以及锤击点坐标获得惯性参数矩阵。

由此可见，在进行质心坐标以及惯性参数矩阵时，通过获取锤击时加速度传感器的锤击振动加速度矩阵以及锤击激励矩阵，计算出坐标原点的锤击振动加速度矩阵，再通过坐标原点的锤击振动加速度矩阵获得压缩机的质心坐标，从而获得惯性参数矩阵。

进一步的方案中，获取压缩机橡胶脚垫系统的刚度矩阵的步骤包括：获取单个橡胶脚垫在三个主轴方向上的单体刚度矩阵；构建质心坐标与单个橡胶脚垫在三个主轴方向上交叉点坐标的转换矩阵；根据单体刚度矩阵以及转换矩阵获得压缩机橡胶脚垫系统的刚度矩阵。

由上述方案可见，为了能够更好的模拟出压缩机的实际工作环境，因此，在建立压缩机的简化模型加入压缩机橡胶脚垫系统。在获取压缩机橡胶脚垫系统的刚度矩阵时，通过对单个橡胶脚垫的单体刚度矩阵与转换矩阵获得压缩机橡胶脚垫系统的刚度矩阵，可模拟出实际的压缩机橡胶脚垫系统。

进一步的方案中，根据所有加速度传感器的振动加速度矩阵获得压缩机的质心振动加速度矩阵的步骤包括：构建在压缩机运行时每一个加速度传感器的振动加速度与压缩机质心的振动加速度的转移矩阵；根据所有加速度传感器的振动加速度矩阵以及转移矩阵获得质心振动加速度矩阵。

由此可见，在进行质心振动加速度矩阵获取时，通过构建加速度传感器的振动加速度与压缩机质心的振动加速度的转移矩阵，可便于获得质心振动加速度矩阵。

进一步的方案中，质心等效载荷由以下公式获得：其中，f为预设频率，k为刚度矩阵，m为质量矩阵，为质心振动加速度矩阵。

由此可见，通过质心等效载荷的公式，可更加准确获得压缩机实际质心出的工作情况。

进一步的方案中，根据质量矩阵、刚度矩阵和质心振动加速度矩阵获得压缩机的质心等效载荷的步骤后，方法还包括：将质心等效载荷加载至压缩机的有限元模型，对质心等效载荷进行修正。

由此可见，在获得质心等效载荷后将其加载至压缩机的有限元模型进行验证，并对质心等效载荷进行修正，使得质心等效载荷更加精确。

进一步的方案中，对质心等效载荷进行修正的步骤包括：获取压缩机的有限元模型在预设频率下对应的修正质心振动加速度矩阵；根据质心振动加速度矩阵与修正质心振动加速度矩阵对质心等效载荷进行修正。

由此可见，将质心等效载荷加载至压缩机的有限元模型后获取修正质心振动加速度矩阵，通过修正质心振动加速度矩阵与修正质心振动加速度对质心等效载荷进行修正，可提高质心等效载荷的精确度。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供计算机装置包括处理器以及存储器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的空调压缩机激励辨识方法的步骤。

附图说明

图1是本发明空调压缩机激励辨识方法实施例的流程图。

图2是本发明空调压缩机激励辨识方法实施例中加速度传感器安装位置一个视角的示意图。

图3是本发明空调压缩机激励辨识方法实施例中加速度传感器安装位置另一个视角的示意图。

图4是本发明空调压缩机激励辨识方法实施例中压缩机的简化模型的示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的空调压缩机激励辨识方法是应用在空调压缩机激励辨识设备中的计算机程序，用于实现对空调压缩机的激励辨识。本发明还提供一种计算机装置，该计算机装置包括控制器，控制器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现上述的空调压缩机激励辨识方法的步骤。本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被控制器执行时实现上述的空调压缩机激励辨识方法的步骤。

空调压缩机激励辨识方法实施例：

如图1所示，本发明的空调压缩机激励辨识方法在进行空调压缩机激励辨识时，首先执行步骤s1，在压缩机以预设频率运行时，获取压缩机表面所有加速度传感器的振动加速度矩阵。其中，预设频率根据压缩机在空调室外机的实际工况确定，本实施例中，根据相应的测试空调外机在名义制冷、名义制热、过负荷制冷和过负荷制热四个工况下振动加速度，因此，预设频率可根据空调外机在名义制冷、名义制热、过负荷制冷和过负荷制热时压缩机对应的工作频率设定。

本实施例中，获取压缩机表面所有加速度传感器的振动加速度矩阵的步骤包括：获取所有加速度传感器所采集的振动加速度时域数据，将振动加速度时域数据进行频域转换，获得振动加速度矩阵。

在获取压缩机表面所有加速度传感器的振动加速度矩阵前，可根据需要进行加速度传感器位置的设置以及数量的设置，优选的，加速度传感器的数量大于六个。参见图2和图3，压缩机1的表面设置有八个加速度传感器2，其中，四个加速度传感器2位于靠近压缩机1顶部的侧面上并环绕压缩机1的周向设置，另外四个加速度传感器2位于靠近压缩机1底部的侧面上并环绕压缩机1的周向设置。

在获取压缩机表面所有加速度传感器的振动加速度矩阵时，通过对所有加速度传感器所采集的振动加速度时域数据进行获取，获得每一个加速度传感器对应的振动加速度时域数据xi(t)，其中，其中i为第i个传感器，i＝1,2,3...n，n为传感器的总个数。对振动加速度时域数据xi(t)进行加窗以及傅里叶变换，将振动加速度时域数据进行频域转换，获得振动加速度频域数据。每个振动加速度频域数据可分为三维坐标轴的分量：将所有振动加速度频域数据记为加速度矩阵：

本实施例中，获取压缩机表面所有加速度传感器的振动加速度矩阵的步骤还包括：根据每一个加速度传感器对应的振动加速度时域数据判断是否需要更换检测位置，若是，生成更换检测位置的提示信息。在对振动加速度时域数进行判断时，可通过判断如振动加速度时域数据是否不连续、振动加速度时域数据中是否包含大的冲击信号、在整个运行频率下的该加速度传感器对应的振动加速度时域数均教小等，在判断上述任一条件成立时，则需要进行加速度传感器位置的更换后再进行数据的采集，从而保障数据的可靠性。通过生成更换检测位置的提示信息，提醒用户及时更换检测位置。

获得振动加速度矩阵后，执行步骤s2，获取对压缩机单体锤击的测试结果数据，根据测试结果数据获得压缩机的质心坐标以及惯性参数矩阵，根据质心坐标以及惯性参数矩阵获得压缩机的质量矩阵。在对压缩机单体进行锤击测试时，需将压缩机安装专用工装上，专用工装为本领域技术人员公知的，在此不再赘述。

本实施例中，获取对压缩机单体锤击的测试结果数据并根据测试结果数据获得压缩机的质心坐标以及惯性参数矩阵的步骤包括：在对压缩机进行预设点数锤击时，获取每一次锤击时压缩机表面所有加速度传感器的锤击振动加速度矩阵以及锤击激励矩阵；根据锤击振动加速度矩阵以及锤击激励矩阵获得压缩机三维模型的参考坐标系的坐标原点的锤击振动加速度矩阵；根据坐标原点的锤击振动加速度矩阵、坐标原点的坐标获得压缩机的质心坐标；根据压缩机的质量、质心坐标、锤击激励矩阵、锤击振动加速度矩阵以及锤击点坐标获得惯性参数矩阵。

在对压缩机进行预设点数锤击时，预设点数可根据需要设置，优选的，预设点数大于六个。而且在压缩机表面取多个点采用锤击法对压缩机的进行单向激励时，每一次锤击的方向与三维模型的参考坐标系方向一致。激励方向包含x、y、z三个方向，获取每一次锤击时压缩机表面所有加速度传感器的锤击振动加速度矩阵为：其中，为每个锤击振动加速度频域数据三维坐标轴的分量。将每次力锤在锤击压缩机时通过力阻抗头采集得到的力处理得到锤击激励矩阵，记为：其中，fqx,fqy,fqz分别为力锤锤击时在x、y、z方向上的分力。获得锤击振动加速度矩阵以及锤击激励矩阵后，根据锤击振动加速度矩阵以及锤击激励矩阵获得压缩机三维模型的参考坐标系的坐标原点的锤击振动加速度矩阵。在获取锤击振动加速度矩阵时，根据方程组(其中，xi,yi,zi为加速度传感器的坐标位置，α、β、γ为质心的角位移)，转换得到三维模型的参考坐标系的坐标原点的锤击振动加速度矩阵获得坐标原点的锤击振动加速度矩阵后，根据坐标原点的锤击振动加速度矩阵、坐标原点的坐标获得压缩机的质心坐标。在获取质心坐标时，通过联立锤击激励矩阵与质心矩阵、坐标原点的关系式获得，其中，xc,yc,zc为质心坐标，为质心的振动加速度。获得质心坐标后，根据压缩机的质量、质心坐标、锤击激励矩阵、锤击振动加速度矩阵以及锤击点坐标获得惯性参数矩阵。在获得惯性参数矩阵时，可通过联立转矩矩阵其中，m为压缩机的质量，xq,yq,zq为激励点的位置坐标，通过求解，获得压缩机的惯性参数矩阵i＝[ixxiyyizzixyiyzixz]。获得惯性参数矩阵后，可建立压缩机的质量矩阵其中，i3×3为单位矩阵，从而获得压缩机的质量矩阵。

获得压缩机的质量矩阵后，执行步骤s3，建立压缩机的简化模型，获取压缩机橡胶脚垫系统的刚度矩阵。其中，获取压缩机橡胶脚垫系统的刚度矩阵的步骤包括：获取单个橡胶脚垫在三个主轴方向上的单体刚度矩阵；构建质心坐标与单个橡胶脚垫在三个主轴方向上交叉点坐标的转换矩阵；根据单体刚度矩阵以及转换矩阵获得压缩机橡胶脚垫系统的刚度矩阵。

在建立压缩机的简化模型时，如图4所示，将压缩机1简化为一个质量点，橡胶脚垫简化为弹簧3，弹簧3与大地刚性固连，质量点与弹簧3刚性连接。通过力学方程可求解每个橡胶脚垫的受力，并将受力作为一个预载荷，施加在橡胶脚垫上，脚垫的有限元建模方式为对脚垫与机脚通过设置不同类型的接触，并设置摩擦，使其接近实际，从而求解获得单个橡胶脚垫三个主轴方向的刚度矩阵此为本领域技术人员公知的技术，在此不再赘述。

获取单个橡胶脚垫在三个主轴方向上的单体刚度矩阵后，构建质心坐标与单个橡胶脚垫在三个主轴方向上交叉点坐标的转换矩阵然后，根据单体刚度矩阵以及转换矩阵获得压缩机橡胶脚垫系统的刚度矩阵，压缩机橡胶脚垫系统的刚度矩阵由以下公式获得：其中，t＝[t1…ti]。

获得压缩机橡胶脚垫系统的刚度矩阵后，执行步骤s4，根据所有加速度传感器的振动加速度矩阵获得压缩机的质心振动加速度矩阵。其中，在根据所有加速度传感器的振动加速度矩阵获得压缩机的质心振动加速度矩阵时，构建在压缩机运行时每一个加速度传感器的振动加速度与压缩机质心的振动加速度的转移矩阵根据所有加速度传感器的振动加速度矩阵以及转移矩阵获得质心振动加速度矩阵，质心振动加速度矩阵由以下公式获得：其中，e＝[e1…ei]。

获得质心振动加速度矩阵后，执行步骤s5，根据质量矩阵、刚度矩阵和质心振动加速度矩阵获得压缩机的质心等效载荷。质心等效载荷由以下公式获得：其中，f为预设频率，k为刚度矩阵，m为质量矩阵，为质心振动加速度矩阵。

获得质心等效载荷后，执行步骤s6，将质心等效载荷加载至压缩机的有限元模型，对质心等效载荷进行修正。对质心等效载荷进行修正的步骤包括：获取压缩机的有限元模型在预设频率下对应的修正质心振动加速度矩阵；根据质心振动加速度矩阵与修正质心振动加速度矩阵对质心等效载荷进行修正。

将获得的质心等效载荷f(f)加载到压缩机的有限元模型上，对有限元模型进行固有频率和谐响应分析求解，获取压缩机的有限元模型在预设频率下对应的修正质心振动加速度矩阵将根据质心振动加速度矩阵与修正质心振动加速度矩阵进行对比得到加速度误差值根据误差值求出载荷差值，在原来质心等效载荷的基础上累加载荷差值，从而获得修正后的质心等效载荷。获得修正后的质心等效载荷可施加到压缩机管路系统有限元模型中，可进一步求解管路的振动及应力等响应。

计算机装置实施例：

本实施例的计算机装置包括控制器，控制器执行计算机程序时实现上述空调压缩机激励辨识方法实施例中的步骤。

例如，计算机程序可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器中，并由控制器执行，以完成本发明。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在计算机装置中的执行过程。

计算机装置可包括，但不仅限于，控制器、存储器。本领域技术人员可以理解，计算机装置可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如计算机装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

例如，控制器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用控制器、数字信号控制器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用控制器可以是微控制器或者该控制器也可以是任何常规的控制器等。控制器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。

存储器可用于存储计算机程序和/或模块，控制器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。例如，存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(例如声音接收功能、声音转换成文字功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(例如音频数据、文本数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

计算机可读存储介质实施例：

上述实施例的计算机装置集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，实现上述空调压缩机激励辨识方法实施例中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被控制器执行时，可实现上述空调压缩机激励辨识方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

由上述可知，本发明的空调压缩机激励辨识方法通过在预设频率下对压缩机表面的振动加速度进行获取，并通过对压缩机单体进行锤击，利用加速度传感器获得其频响函数，再经过矩阵计算得到压缩机的惯性参数，之后，通过有限元仿真获得压缩机脚垫的刚度矩阵以及质心振动加速度，从而获得压缩机质心处的等效载荷。因此，通过本发明的空调压缩机激励辨识方法解决了压缩机的载荷不能等效到质心的问题，使压缩机配管系统的有限元建模更贴近实际。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。