[發明專利]一種雙頻淬火加工過渡過程溫升計算方法

在審

• 申請號: 201811298294.5
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN111142496A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 吳雨川;周國鵬;鈕雨歡;段建民
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 武漢市首臻知識產權代理有限公司 42229
• 代理人: 劉牧

1.一種雙頻淬火加工過渡過程溫升計算方法，其特征在于：所述方法包括：數據采集存儲、數據處理分析、數據診斷報警三個步驟：

第一步，數據采集存儲：利用潛液泵上的傳感器采集主泵電機運行電流、液壓系統壓力、潛液泵出口壓力、潛液泵出口流量、液壓系統溫度和STC閥壓力的狀態參數，然后將上述六個狀態參數實時傳輸到量化裝置進行量化處理，最后將量化處理后的參數分別傳輸給存儲裝置和診斷裝置，存儲裝置將采集數據存儲起來以備以后調用；

第二步，數據處理分析：診斷裝置將采集到的主泵電機運行電流、液壓系統壓力、潛液泵出口壓力、潛液泵出口流量、液壓系統溫度和STC閥壓力的n個觀測數據建立樣本矩陣，利用多元數據分析法得出平方預測誤差SPE的時間變化曲線；

第三步，數據診斷報警：潛液泵系統運行過程中SPE曲線出現階躍式跳動，且SPE值超過系統正常運行時的閾值118，則潛液泵系統的運轉出現了故障：當SPE曲線在200±30范圍內跳變時，則診斷為液壓管路的泄露故障；當SPE曲線在220±20范圍內跳變時，則診斷為發生冷凝系統故障；當SPE曲線在150±25范圍內跳變時，則可能發生貨油管路泄漏或同心管路故障，此時調用存儲裝置中歷史數據，將故障工況下的STC閥壓力、潛液泵出口壓力、潛液泵出口流量與正常工況下的STC閥壓力、潛液泵出口壓力、潛液泵出口流量進行對比，當故障工況與正常工況的STC閥壓力相同時，若正常工況下的潛液泵出口流量與故障工況下的潛液泵出口流量的差值大于25立方米時，則診斷為系統發生同心管路泄漏；當故障工況與正常工況的潛液泵出口壓力相同時，若正常工況下的潛液泵出口流量與故障工況下的潛液泵出口流量的差值大于30立方米時，則診斷為發生貨油管路泄漏；當SPE曲線在180±35范圍內跳變時，則可能發生STC閥故障或者潛液泵發生氣蝕，此時調用存儲裝置中歷史數據，將故障工況下的液壓系統壓力、STC閥壓力、主泵電機運行電流與正常工況下的液壓系統壓力、STC閥壓力、主泵電機運行電流進行對比，當故障工況與正常工況的液壓系統壓力相同時，若正常工況下的STC閥壓力與故障工況下的STC閥壓力的差值大于0.5MPa時，則診斷為系統STC閥故障；當故障工況與正常工況的液壓系統壓力相同時，若正常工況下的主泵電機運行電流與故障工況下的主泵電機運行電流的差值大于15A時，則診斷為潛液泵發生氣蝕；當SPE曲線的變化情況或采集的主泵電機運行電流、液壓系統壓力、潛液泵出口壓力、潛液泵出口流量、液壓系統溫度和STC閥壓力的參數變化情況不能滿足上述六種故障類型的判定條件時，則判斷為綜合故障；

最后將上述分析的結果輸出到外部執行設備，執行設備接收指令后報警并在上位機監測界面顯示報警狀態。

2.根據權利要求1所述的一種雙頻淬火加工過渡過程溫升計算方法，其特征在于：

所述第二步，數據處理分析：

將采集到的主泵電機運行電流、液壓系統壓力、潛液泵出口壓力、潛液泵出口流量、液壓系統溫度和STC閥壓力的n個觀測數據建立一個6×n的矩陣作為樣本矩陣，即：

多元數據分析法的處理過程是：

首先，矩陣X可以分解為6個向量的外積之和，即：

上式中得分向量t_i∈Rⁿ，負荷向量p_i∈R⁶，因此矩陣X可化成：X＝TP^T；其中，得分矩陣T＝[t₁ t₂ t₃ t₄ t₅ t₆]，負荷矩陣P＝[p₁ p₂ p₃ p₄ p₅ p₆]，矩陣T與矩陣P的各個分向量是兩兩正交的，并且負荷矩陣P的各個向量的長度都為1，即：

將上述式帶入式(1.1)可得：t_i＝Xp_i

然后提取樣本矩陣X的協方差矩陣S

其中，X為樣本矩陣規范化后的矩陣；與式(1.2)相對應可得

P＝V (1.4)

由此得出，λ_i是第i個主元的樣本方差；

然后，對協方差矩陣S的特征值分解

S＝VΛV^T (1.6)

其中，Λ是協方差矩陣S的對角陣，包含幅值遞減的非負實特征值(λ₁＞λ₂＞λ₃＞λ₄＞λ₅＞λ₆)，V是正交陣(V^TV＝I，這里I是單位陣)，是特征值λ所對應的單位化特征向量；

把式(1.4)和(1.5)代入(1.6)可得：

最后，求出得分矩陣T：

T＝XP

對于一個新的樣本容量x∈R^6×1，那么這個新向量的得分、估計和殘差向量為：

得分向量：t＝P^Tx，估計向量：殘差向量：e＝(I-PP^T)x

則平方預測誤差SPE為：

SPE＝e^Te＝x^T(I-PP^T)x

SPE的上限控制為：

其中c_α是與上限(1-α)×100％相應的標準正態偏差，h₀＝1-2θ₁θ₃/(3θ₂²)，且λ_j是與數據協方差的第j個負荷向量相關的特征值；

系統運行過程中在同一時間采集的主泵電機運行電流、液壓系統壓力、潛液泵出口壓力、潛液泵出口流量、液壓系統溫度和STC閥壓力數據都可以求得一個SPE值，將SPE值按時間順序繪制平方預測誤差SPE的時間變化曲線。