[發(fā)明專利]一種電液伺服閥故障診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611161353.5
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106594000B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 靳小波;柴佳佳;王紅;封錦琦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司北京長城航空測控技術(shù)研究所;中航高科智能測控有限公司;北京瑞賽長城航空測控技術(shù)有限公司
• 主分類號: F15B19/00
• 分類號: F15B19/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 張毓靈

本發(fā)明屬于電液伺服閥技術(shù)，具體涉及電液伺服閥故障診斷方法。本發(fā)明包括以下步驟：1)參數(shù)采集：采集伺服閥參數(shù)包括閥左腔壓力、閥右腔壓力、閥進口流量、閥出口流量、閥殼體溫度和閥電流；2)數(shù)據(jù)處理：采用奇異值分解及余弦分析法對采集到的伺服閥參數(shù)進行處理；3)故障診斷：運用準(zhǔn)備好的參數(shù)訓(xùn)練快速準(zhǔn)確的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，基于該網(wǎng)絡(luò)模型進行故障診斷；4)結(jié)果輸出和處理：模型輸出并反歸一化，顯示并處理診斷結(jié)果。本發(fā)明有助于解決電液伺服閥故障診斷過程中參數(shù)采集多、速度運行慢、精度診斷低的問題，可應(yīng)用于航空機載電液伺服閥的故障診斷領(lǐng)域或其他領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電液伺服閥技術(shù)，具體涉及電液伺服閥故障診斷方法。

背景技術(shù)

電液伺服閥是液壓伺服系統(tǒng)的核心元件，同時也是液壓系統(tǒng)中故障率最高的部位，其使用情況決定系統(tǒng)的工作性能。電液伺服閥的故障通常表現(xiàn)為機械故障、電氣故障、液壓故障交織在一起，致使故障現(xiàn)象與故障原因不是簡單的線性對應(yīng)關(guān)系，而是表現(xiàn)為嚴(yán)重的非線性映射關(guān)系，其發(fā)生故障時，通常能導(dǎo)致系統(tǒng)控制精度和穩(wěn)定性變差，嚴(yán)重時將會使系統(tǒng)失效。

特別是對于飛機機載電液伺服閥，在工作中，處在高溫、高壓、強振動、高動態(tài)等極端環(huán)境下，因此其采集的信號會受到較大干擾，容易導(dǎo)致有效的信息淹沒在噪聲之中，使得電液伺服閥的信號采集和分析處理產(chǎn)生極大的困難。

隨著飛機液壓系統(tǒng)的復(fù)雜程度越來越高，為保障飛機液壓系統(tǒng)的安全和可靠性，電液伺服閥等關(guān)鍵部件所需監(jiān)測傳感器數(shù)量相應(yīng)增加，從而使飛機重量增加，產(chǎn)生飛機的性能下降、油耗增加等一系列問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：針對上述問題，提出了一種能夠不增加監(jiān)測傳感器情況下，仍能夠?qū)崿F(xiàn)對電液伺服閥故障準(zhǔn)確診斷的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種電液伺服閥故障診斷方法，具體步驟如下：

步驟1：采集電液伺服閥參數(shù)；

步驟2數(shù)據(jù)處理：對采集到的伺服閥參數(shù)進行去噪處理，然后采用余弦分析法進行伺服閥參數(shù)降維；

步驟3故障診斷：將經(jīng)過降維處理的伺服閥參數(shù)進行訓(xùn)練得到故障網(wǎng)絡(luò)模型，并將實時采集的電液伺服閥參數(shù)數(shù)據(jù)作為故障分類的準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，基于該故障網(wǎng)絡(luò)模型進行故障診斷；

步驟4結(jié)果輸出和處理，對該故障網(wǎng)絡(luò)模型輸出數(shù)據(jù)并擬合診斷結(jié)果。

所述步驟1中采集的電液伺服閥參數(shù)包括：閥左腔壓力、閥右腔壓力、閥進口流量、閥出口流量、閥殼體溫度和閥電流。

所述步驟2對采集的伺服閥參數(shù)數(shù)據(jù)進行去噪處理過程如下：

將采集的伺服閥參數(shù)數(shù)據(jù)組成m行n列的矩陣A，進行奇異值分解，分解如下：

其中U代表各維度數(shù)據(jù)之間的相似方向，V則顯示了每條數(shù)據(jù)之間的相似程度，Σ是對角矩陣，對角線上的值為奇異值，非零奇異值的個數(shù)為矩陣的秩，T為轉(zhuǎn)置符號，m、n為大于1的整數(shù)；

當(dāng)選擇的各維度數(shù)據(jù)之間是相關(guān)的，則奇異值就會有零值；如不相關(guān)，則奇異值均是非零值；選擇的各維度數(shù)據(jù)不相關(guān)，且奇異值之間差距較大，則認為有噪聲，通過設(shè)定數(shù)據(jù)閾值，將小于該數(shù)據(jù)閾值的奇異值歸零，重新合成矩陣即可消除噪聲數(shù)據(jù)。

所述步驟2中采用余弦分析法，對重新合成矩陣的各列向量之間的余弦值分析進行向量相似性判斷，將相似向量合并成復(fù)合向量，所對應(yīng)的坐標(biāo)值定義為復(fù)合參數(shù)，實現(xiàn)對合成矩陣內(nèi)的伺服閥參數(shù)數(shù)據(jù)的降維處理。

兩個向量之間的余弦值在批量數(shù)據(jù)下趨于穩(wěn)定且在[0.707，1]區(qū)間內(nèi)，該兩個向量互為相似向量。