[發明專利]一種基于驅動端電流檢測的高速開關閥故障診斷方法

有效

• 申請號: 201310398352.2
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103439653A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 高欽和;劉志浩;邵亞軍;管文良;鄧剛鋒
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第二炮兵工程大學
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于驅動端電流檢測的高速開關閥故障診斷方法，其特征在于：搭接實驗系統；設置實驗系統特征閥；根據提取的特征曲線和特征向量；通過小波包對信號進行重構；采用能量-故障的診斷方法提取信號特征值；最后利用已有的數據訓練BP神經網絡，對數據進行故障分類，具體步驟如下：?

步驟1：搭接實驗系統?

步驟2：分析高速開關閥驅動端電流特性；?

步驟3：通過椎桿機構的機械堵死來設置高速開關閥閥芯卡死故障；?

步驟4：根據步驟1.3采集的電流值，采用小波包信號重構和能量-故障的診斷方法，提取信號特征向量；?

步驟5：構建BP神經網絡，訓練并測試BP神經網絡;?

步驟6；確定電磁閥故障類型。將BP神經網絡的輸出值進行四舍五入，為0則輸出高速開關閥正常狀態，為1則輸出高速開關閥閥芯卡死狀態。?

2.根據權利要求1所述的一種基于驅動端電流檢測的高速開關閥故障診斷方法，其特征在于：步驟1中所述的“搭接實驗系統”的具體步驟如下：?

步驟1.1：所述的搭接實驗系統由高速開關閥、推桿機構、數據采集卡、電流傳感器構成；所述的高速開關閥由銜鐵、銜鐵管、線圈、極靴、閥體、頂桿、出油口、球閥、進油口構成；所述的推桿機構由固定架、頂桿、壓縮彈簧、螺母構成；?

步驟1.2：數據采集卡的AO輸出提供高速開關閥的控制信號，設定頻率為5～15HZ，占空比為40～60％，方波信號經放大后作用于高速開關閥；?

步驟1.3：將電流傳感器的霍爾電流傳感器串接入驅動端，采集卡的端口采集電流值。?

3.根據權利要求1所述的一種基于驅動端電流檢測的高速開關閥故障診斷方法，其特征在于：步驟4中所述的“提取信號特征向量”的具體步驟如下：?

步驟4.1采集兩種狀態下的驅動端電流各30～40組數據，并求得電流變化率作為特征曲線，用于神經網絡的訓練；另外每種類型再采集30～40組數據用于BP神經網絡的測試；?

步驟4.2對特征曲線進行三層小波包分解，提取第三層從低頻到高頻8個頻率成分的信號特征；?

步驟4.3：對小波包分解系數進行重構，提取各頻帶范圍的信號特征；?

步驟4.4：提取各個頻帶信號的總能量，各層能量為元素進行歸一化處理，利用能量-?故障的診斷方法，提取有差異的層能量值，構造特征向量。?

4.根據權利要求1所述的一種基于驅動端電流檢測的高速開關閥故障診斷方法，其特征在于：步驟4.4中所述的“構造特征向量”的具體步驟如下：?

步驟4.4.1：采用小波包信號分解時正交分解，遵循能量守恒原理，用E(t)表示信號的能量，有如下關系：?

步驟4.4.2：在分辨率為j水平下的小波包信號分解中x^k，m(i)表示位于子空間信號?的離散信號；設原始信號的數據長度為N，則分解頻帶中的離散信號x^k，m(i)的數據長度縮減為2^-kN，能量可表示為：?

這里的N表示原始數據的長度；k=1，23表示分解層數：m=0,1，2，....，7表示分解頻帶的位置序號；?

步驟4.4.3：對能量進行歸一化處理，即用分解信號頻帶能量占信號總能量的比值表示。第m頻帶信號的歸一化能量為：?

。

5.根據權利要求1所述的一種基于驅動端電流檢測的高速開關閥故障診斷方法，其特征在于：步驟5中所述的“構建BP神經網絡，訓練并測試BP神經網絡”，的具體步驟如下：?

步驟5.1：BP神經網絡訓練：?

步驟5.1.1：對隱含層個數進行分析，采用統計分析的方法，對某一固定隱含層的網絡進行重復10～100次實驗，求取測試誤差，并對測試誤差求取均值和標準差，選取測試誤差均值較小的數值作為隱含層神經元的數目；?

步驟5.1.2：確定BP神經網絡的結構和參數，利用采集的正常和閥芯卡死各類30～40組的數據，對BP神經網絡進行訓練：?

步驟5.2：BP神經網絡測試。利用采集的正常和閥芯卡死各種類型30～40組數據進行神經網絡測試。?