[发明专利]一种基于子空间辨识的阀控液压缸泄漏判断装置及方法

权利要求书

1.一种基于子空间辨识的阀控液压缸泄漏判断装置，其特征在于，包括：液压缸、压力传感器、节流阀、回油箱、负载和故障诊断器；

所述压力传感器用于测量液压缸活塞两侧的油液压力；

所述液压缸活塞两侧分别连接一个节流阀，每个节流阀连接一个回油箱，且活塞两侧之间连接一个节流阀；所述节流阀分别用于监测液压缸的外泄漏和内泄漏；

所述负载连接所述液压缸的活塞杆；

所述故障诊断器根据采集的负载位移、油液压力数据，采用子空间辨识算法判断液压缸是否发生泄漏。

2.根据权利要求1所述的基于子空间辨识的阀控液压缸泄漏判断装置，其特征在于，所述负载包括质量块、阻尼和弹簧；所述质量块连接所述活塞杆，所述阻尼和弹簧一端连接所述质量块，另一端连接固定壁。

3.根据权利要求2所述的基于子空间辨识的阀控液压缸泄漏判断装置，其特征在于，还包括光栅尺，用于测量所述负载的位移。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于子空间辨识的阀控液压缸泄漏判断装置，其特征在于，取状态变量x，其中x_p是液压缸活塞位移、p₁是无杆腔油液压力、p₂是有杆腔油液压力，输入量u为驱动力F，输出量y为[x_p p₁ p₂]^T,所述装置的离散时间状态空间表达式为：

式中

其中，k＝0,1,2,…，τ为采样周期，k_s为负载弹性模量，m为负载质量，b_d为阻尼系数，A₁为无杆腔活塞有效面积，A₂为有杆腔活塞有效面积，V₁为无杆腔油液体积，V₂为有杆腔油液体积，K_ci为内泄漏系数，K_co1为无杆腔外泄漏系数，K_co2为有杆腔外泄漏系数，E为油液体积弹性模量。

5.根据权利要求4所述的基于子空间辨识的阀控液压缸泄漏判断装置，其特征在于，采用子空间辨识的MOESP方法，通过所述装置的输入、输出得到矩阵A_d经线性变换后的矩阵A_dT，A_d与A_dT具有相同的特征值和特征多项式；所述输入为对负载的外驱动力F，所述输出为液压缸位移x_p、无杆腔油液压力p₁和有杆腔油液压力p₂；然后，分别求A_d与A_dT的特征多项式，得到A_d的特征多项式各次项系数关于的K_ci,K_co1,K_co2的表达式，使之与A_dT的特征多项式各次项系数对应相等；最后，解出K_ci,K_co1,K_co2的估计值并由所述故障诊断器根据估计值判断阀控液压缸泄漏的发生、类型与严重程度。

6.一种基于权利要求1-3任一项所述的装置进行阀控液压缸泄漏的判断方法，其特征在于，包括如下步骤：

对所述装置进行状态空间建模，得到关于K_ci、K_co1、K_co2的状态空间离散矩阵表达式，其中K_ci为内泄漏系数，K_co1为无杆腔外泄漏系数，K_co2为有杆腔外泄漏系数；

采集所述装置的输入、输出信号，所述输入信号为对负载的外驱动力，所述输出信号为液压缸位移、无杆腔油液压力和有杆腔油液压力；

采用子空间辨识算法，根据所述输入、输出信号，计算得出K_ci,K_co1,K_co2的估计值

根据所述估计值评估液压缸泄漏状况。