[發(fā)明專利]一種基于電流特征提取的電磁閥壽命預(yù)測方法及裝置

在審

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• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111323663A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭軍;湯晅恒;楊迎澤;黃志武;張曉勇;李恒;劉偉榮;蔣富;顧欣;程亦君
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01M13/00;G06F30/25;G06F119/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 楊萍

本發(fā)明提供了一種基于電流特征提取的電磁閥壽命預(yù)測方法及裝置，所述方法包括：步驟S1：獲取電磁閥在開關(guān)過程中其線圈的電流數(shù)據(jù)；步驟S2：從步驟S1獲取的電流數(shù)據(jù)中提取物理特征；步驟S3：基于提取的物理特征計算相應(yīng)的電磁閥健康指標(biāo)；步驟S4：構(gòu)建電磁閥老化模型，基于電磁閥健康指標(biāo)歷史數(shù)據(jù)確定模型參數(shù)；步驟S5：利用參數(shù)確定后的電磁閥老化模型預(yù)測電磁閥的剩余使用壽命。本發(fā)明可用于高速電磁閥剩余使用壽命預(yù)測，易于實現(xiàn)，準(zhǔn)確度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及健康預(yù)測與故障診斷領(lǐng)域，尤其涉及一種基于電流特征提取的電磁閥壽命預(yù)測方法及裝置。

背景技術(shù)

在高速列車制動系統(tǒng)中,高速開關(guān)電磁閥(高速電磁閥)作為重要的執(zhí)行部件，用來控制均衡風(fēng)缸的充排風(fēng)，間接控制列車管的氣壓，以此來實現(xiàn)列車的制動功能。由此可見，高速電磁閥的健康直接影響制動系統(tǒng)的正常運行，一旦高速電磁閥發(fā)生故障，便會造成重大的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。目前對于高速電磁閥的維修策略是定期替換，如此一來確實避免了由于電磁閥故障造成制動系統(tǒng)的安全事故，但在電磁閥性能未降至最低時便對其進(jìn)行替換，不僅會造成維護(hù)成本過高的問題，資源利用率可不高。剩余使用壽命預(yù)測是降低維修成本，提高資源利用率的有效方法。

現(xiàn)有的電磁閥剩余使用壽命預(yù)測的方法有兩類：基于物理模型的方法和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法。基于物理模型的方法常用于故障機(jī)理簡單，容易建模的部件與系統(tǒng)，依賴于其故障機(jī)理，雖然模型建立比較復(fù)雜，但壽命預(yù)測的準(zhǔn)確度較高；而數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法常用于系統(tǒng)故障機(jī)理復(fù)雜、狀態(tài)數(shù)據(jù)容易獲取的場合，通過挖掘系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)與剩余壽命之間的內(nèi)在聯(lián)系來實現(xiàn)對壽命的預(yù)測，實現(xiàn)起來比較簡便，但需要大量完備的系統(tǒng)退化數(shù)據(jù)和壽命數(shù)據(jù)。但對于高速電磁閥，一方面故障機(jī)理復(fù)雜，建立準(zhǔn)確的物理退化模型較為困難，一方面由于其極高的可靠性，想要獲取大量完備的退化數(shù)據(jù)和壽命數(shù)據(jù)也極為困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述存在的現(xiàn)有問題，提出了一種基于電流特征提取的電磁閥壽命預(yù)測方法及裝置，可用于高速電磁閥剩余使用壽命預(yù)測，易于實現(xiàn)，準(zhǔn)確度高。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：

一方面，提供一種基于電流特征提取的電磁閥壽命預(yù)測方法，包括以下步驟：

步驟S1：獲取電磁閥在開關(guān)過程中其線圈的電流數(shù)據(jù)；

步驟S2：從步驟S1獲取的電流數(shù)據(jù)中提取物理特征；

步驟S3：基于提取的物理特征計算相應(yīng)的電磁閥健康指標(biāo)；

步驟S4：構(gòu)建電磁閥老化模型，基于電磁閥健康指標(biāo)歷史數(shù)據(jù)確定模型參數(shù)；

步驟S5：利用參數(shù)確定后的電磁閥老化模型預(yù)測電磁閥的剩余使用壽命。

進(jìn)一步地，所述步驟S2中，先對步驟S1獲取的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，再從預(yù)處理后的電流數(shù)據(jù)中提取物理特征；預(yù)處理措施為：對于任一時刻，首先對其最近一段時間內(nèi)每次開關(guān)過程中的電流數(shù)據(jù)分別進(jìn)行平滑處理，再將平滑處理后的該段時間內(nèi)多次開關(guān)過程中的電流數(shù)據(jù)按采樣點進(jìn)行平均，得到該段時間內(nèi)經(jīng)過平均融合處理后的電流數(shù)據(jù)，即該段時間內(nèi)預(yù)處理后的電流數(shù)據(jù)，用于計算該時刻對應(yīng)的電磁閥健康指標(biāo)。