[發明專利]混合動力起重裝置故障預示平臺及其數據樣本獲取方法

有效

• 申請號: 201610899983.6
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN106404443B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 戴瑜興;朱志亮;王琳;胡志文;曾國強;張正江;王環
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司33258
• 代理人: 陳加利

1.一種混合動力起重裝置故障數據樣本獲取方法，其特征在于，包括壓力信號數據樣本獲取部分和油液信號數據樣本獲取部分，

所述壓力信號數據樣本獲取部分包括以下步驟：

①建立混合動力起重裝置故障預示平臺，該混合動力起重裝置故障預示平臺包括信號采集單元、故障模擬制動系統、信號模數轉換單元、上位機，信號采集單元與故障模擬制動系統連接，信號采集單元輸出端與信號模數轉換單元連接，信號模數轉換單元輸出信號傳遞至上位機，

所述故障模擬制動系統包括

供能裝置，包括供給、調節制動所需能量以及改善傳能介質狀態的液壓缸，液壓缸中設有將液壓缸分成液壓腔和活塞腔的活塞，活塞一端通過活塞桿伸出液壓缸之外，活塞另一端設有彈簧，活塞桿和彈簧分別位于液壓腔和活塞腔中；

控制裝置，包括產生制動動作和控制制動效果的制動踏板；

傳動裝置，包括將制動能量傳輸到制動器的真空助力泵和將制動能量傳輸到制動器的制動主缸；

制動器，包括產生阻礙起重裝置制動運動或運動趨勢的力的制動盤和產生阻礙起重裝置制動運動或運動趨勢的力的閘瓦，制動盤和閘瓦之間留有閘瓦間隙，閘瓦通過閘盤與活塞桿連接；

制動踏板通過所述真空助力泵與制動主缸連接，制動主缸通過油管與液壓缸的液壓腔連接，活塞桿一端伸出液壓腔之外與閘盤聯動連接，

所述信號采集單元包括油壓傳感器、壓力傳感器、位移傳感器和彈簧座傳感器，

油壓傳感器安裝于液壓缸的液壓腔中，液壓缸中的彈簧通過彈簧后座安裝于活塞腔中，彈簧座傳感器安裝于彈簧后座上，液壓缸的液壓腔中還設有油液取樣口，

位移傳感器安裝于閘盤上部，

壓力傳感器安裝于制動盤朝向閘瓦的端面，壓力傳感器位于閘瓦間隙中；

②將壓力信號測點分布在閘盤上部、制動盤表面、液壓缸內部、彈簧底部，在4個壓力信號測點處分別安裝位移傳感器、壓力傳感器、油壓傳感器和彈簧座傳感器，

③模擬故障模擬制動系統的正常、故障、嚴重故障3種模式，并于3種模式下分別采集位移傳感器、壓力傳感器、油壓傳感器和彈簧座傳感器的三組樣本數據，

④將在3種故障模式下采集到的數據樣本傳輸到信號模數轉換單元，完成模數轉換后和上位機進行數據交流、分析和存儲；

所述油液信號數據樣本獲取部分包括以下步驟：①從液壓缸的油液取樣口定期獲取液壓缸油液，②對采集的油樣的進行油液分析，③對油液分析測得的數據進行預處理，剔除數據中的人為誤差，降低觀測誤差對數據的影響，去除噪聲，排除數據分析的外在干擾因素，提取有用的特征信息，預處理包括以下步驟：

a光譜分析數據處理：光譜數據的中心化、正規化；

b數據的平滑處理：移動平均值法、Savitsky-Golay法；

c異常值的修正：采用F分布的假設檢驗法，算出置信區間，對采集的數據樣本點逐個檢驗是否為異常值；

d異常值的代替：先計算刪除了異常點自己后的剩余樣本的平均值，將樣本均值與異常值的前一點樣本采集值的差作為異常點的修正數值；其中Z_K異常值修正值；Z_K-1異常值點前一個正常樣本點的觀測值或已經過修正的值；E(Z_正常)除去異常值點后的樣本均值；

Z_k＝2E(Z_正常)-Z_K-1

④對預處理后得到的數據進行模糊聚類數據簡化，利用各個數據的屬性之間的相似程度來分組，對油液中特征參數進行模糊聚類分組，選出屬性相近的分類，具體如下：

a選擇待分類對象的全體U＝{x₁,x₂,,,x_n},其中n為被分類對象的個數，其中x_i是分類對象的樣本，每個樣本再由m個指標劃分，x_i’＝{x_i1’,x_i2’,...,x_im’},這樣得到原始數據矩陣，X’＝(x_ij’)nxm，

b數據正規化，采用如下公式進行標準化，

xij=xij′-Λi=1nxij′Vi=1nxij′-Λi=1nxij′]]>

通過標準化把指標數據X_ij壓縮在[0，1]閉區間,得到正規化矩陣，

c確定U上的相似關系矩陣R，采用數量積法、指數相似系數法、平均差距法、平均幾何最小值法中的任意一種或以上方法，

d求模糊等價矩陣，通過平方法求出模糊相似矩陣R的最小閉包，也就是R2k＝Rk，

e聚類，采用絕對值減數法得到相似矩陣，進一步求出最小傳遞閉包矩陣，在該矩陣上選定適當的λ∈[0,1]，對象進行分類，

⑤將模糊聚類簡化后的數據樣本傳輸到信號模數轉換單元，完成模數轉換后和上位機進行數據交流、分析和存儲。