[發明專利]一種基于主元特征的工程機械負載模式判別方法

無效

• 申請號: 201110279464.7
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102520614A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 賀湘宇;賀尚紅;榮見華;李旭宇;何志勇
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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技術領域

本發明涉及工程機械領域，特別的，涉及一種工程機械負載模式判別方法。

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技術背景

工程機械施工對象種類繁多，不同的施工對象導致系統負載大范圍變化。對于現代工程機械，由于不能有效的判別負載模式，使得工程機械的施工可靠性差，能耗與排放大幅度上升。為了保證工程機械的正常運行，需要有效的、適應性強的負載模式判別方法。

近年來，隨著信號處理、人工智能、現代控制理論等基礎科學的迅速發展，基于模式識別的系統特征提取方法得到了廣泛的關注。但是，針對工程機械負載模式判別，由于缺乏有效的負載模式判別方法，無法滿足實際工程應用的要求。

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發明內容

本發明針對現有技術中存在的問題提供了一種工程機械負載模式判別的方法，以達到提高工程機械的可靠性、降低工程機械的能源消耗的目的。

本發明提供了一種基于主元特征的工程機械負載模式判別系統方法，所述的負載模式判別方法包括如下步驟：

（1）采集工程機械各種狀態信號，包括液壓系統的壓力、流量、溫度，發動機轉速、水溫、機油壓力等信號，并通過信號變送器處理后，建立某負載模式下的樣本長度為????????????????????????????????????????????????、信號變量個數為信號樣本矩陣：

（2）數據預處理，在建立工程機械負載模式主元模型之前，需要對樣本矩陣進行歸一化處理，可以得到的標準化值為

其中，，分別表示第項變量的平均值和標準差，從而得到標準化矩陣

標準化矩陣被傳送到負載模式判別模塊，步驟（2）-（5）執行負載模式判別。

（3）建立工程機械負載模式主元模型，利用標準化處理后的數據，建立工程機械各類負載模式的主元模型，具體步驟為：

①獲得協方差矩陣

通過奇異值分解計算得到

當

其中，?是特征值矩陣，其特征值按遞減的順序排列，?與相對應特特征向量矩陣(負載矩陣)；

②獲得主元，構造一個的線性變換，線性變換矩陣為，該線性變換可以表達為

其中，?，?分別為的第1主元，第2主元，…，第主元。

③最優主元判別

為了保留最優的主元數目，可以將累積方差解釋能力被作為判定準則，其定義如下

其中，表示第各方差的解釋能力因子，?是前個主元的累積方差解釋能力的百分比，選取作為判別標準。提取前個主元的解釋能力因子作為特征向量

作為負載模式特征向量。

（4）建立種目標負載模式下的主元特征向量故障庫，重復步驟（1）-（3）可獲得種目標負載模式的主元特征向量，構建目標負載模式向量庫

（5）負載模式分類，針對工程機械的某個待判別的負載模式，按照步驟（1）-（3）獲取該負載模式下的主元特征向量，與合并后得到新的集合

合并目標負載模式向量庫和待判別負載模式向量后，需要使用模糊聚類算法對新的集合進行分類，以判斷待判別的負載模式屬于哪一類目標負載模式，該分類算法步驟如下：

①初始化，令；

②運用模糊聚類迭代優化算法，將分成類，得到模糊分區矩陣；

③使用最大隸屬度法對進行硬化處理，得到硬化矩陣；

④如果中第列與第列在同一分區，即，說明待判別負載模式為第種目標負載模式，停止；否則，轉下一步；

⑤如果，說明無法在目標負載模式中找到與待判別負載模式匹配的負載模式，停止；否則，令，返回②。

本發明適用范圍廣，具有良好的負載模式判別效果，能夠廣泛的應用于各類工程機械的負載模式判別。

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附圖說明

圖1是本發明所提出的工程機械負載模式判別方法的實現原理框圖。

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具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步說明。????????

參照圖1、一種基于主元特征的工程機械負載模式判別系統方法所述的負載模式判別方法包括如下步驟：

（1）通過測量傳感器20采集工程機械10各種狀態信號，包括液壓系統的壓力、流量、溫度，發動機轉速、水溫、機油壓力等信號，并通過信號變送器30處理后，建立某負載模式下的樣本長度為、信號變量個數為信號樣本矩陣：