[发明专利]一种双频淬火加工过渡过程温升计算方法

权利要求书

1.一种双频淬火加工过渡过程温升计算方法，其特征在于：所述方法包括：数据采集存储、数据处理分析、数据诊断报警三个步骤：

第一步，数据采集存储：利用潜液泵上的传感器采集主泵电机运行电流、液压系统压力、潜液泵出口压力、潜液泵出口流量、液压系统温度和STC阀压力的状态参数，然后将上述六个状态参数实时传输到量化装置进行量化处理，最后将量化处理后的参数分别传输给存储装置和诊断装置，存储装置将采集数据存储起来以备以后调用；

第二步，数据处理分析：诊断装置将采集到的主泵电机运行电流、液压系统压力、潜液泵出口压力、潜液泵出口流量、液压系统温度和STC阀压力的n个观测数据建立样本矩阵，利用多元数据分析法得出平方预测误差SPE的时间变化曲线；

第三步，数据诊断报警：潜液泵系统运行过程中SPE曲线出现阶跃式跳动，且SPE值超过系统正常运行时的阈值118，则潜液泵系统的运转出现了故障：当SPE曲线在200±30范围内跳变时，则诊断为液压管路的泄露故障；当SPE曲线在220±20范围内跳变时，则诊断为发生冷凝系统故障；当SPE曲线在150±25范围内跳变时，则可能发生货油管路泄漏或同心管路故障，此时调用存储装置中历史数据，将故障工况下的STC阀压力、潜液泵出口压力、潜液泵出口流量与正常工况下的STC阀压力、潜液泵出口压力、潜液泵出口流量进行对比，当故障工况与正常工况的STC阀压力相同时，若正常工况下的潜液泵出口流量与故障工况下的潜液泵出口流量的差值大于25立方米时，则诊断为系统发生同心管路泄漏；当故障工况与正常工况的潜液泵出口压力相同时，若正常工况下的潜液泵出口流量与故障工况下的潜液泵出口流量的差值大于30立方米时，则诊断为发生货油管路泄漏；当SPE曲线在180±35范围内跳变时，则可能发生STC阀故障或者潜液泵发生气蚀，此时调用存储装置中历史数据，将故障工况下的液压系统压力、STC阀压力、主泵电机运行电流与正常工况下的液压系统压力、STC阀压力、主泵电机运行电流进行对比，当故障工况与正常工况的液压系统压力相同时，若正常工况下的STC阀压力与故障工况下的STC阀压力的差值大于0.5MPa时，则诊断为系统STC阀故障；当故障工况与正常工况的液压系统压力相同时，若正常工况下的主泵电机运行电流与故障工况下的主泵电机运行电流的差值大于15A时，则诊断为潜液泵发生气蚀；当SPE曲线的变化情况或采集的主泵电机运行电流、液压系统压力、潜液泵出口压力、潜液泵出口流量、液压系统温度和STC阀压力的参数变化情况不能满足上述六种故障类型的判定条件时，则判断为综合故障；

最后将上述分析的结果输出到外部执行设备，执行设备接收指令后报警并在上位机监测界面显示报警状态。

2.根据权利要求1所述的一种双频淬火加工过渡过程温升计算方法，其特征在于：

所述第二步，数据处理分析：

将采集到的主泵电机运行电流、液压系统压力、潜液泵出口压力、潜液泵出口流量、液压系统温度和STC阀压力的n个观测数据建立一个6×n的矩阵作为样本矩阵，即：

多元数据分析法的处理过程是：

首先，矩阵X可以分解为6个向量的外积之和，即：

上式中得分向量t_i∈Rⁿ，负荷向量p_i∈R⁶，因此矩阵X可化成：X＝TP^T；其中，得分矩阵T＝[t₁ t₂ t₃ t₄ t₅ t₆]，负荷矩阵P＝[p₁ p₂ p₃ p₄ p₅ p₆]，矩阵T与矩阵P的各个分向量是两两正交的，并且负荷矩阵P的各个向量的长度都为1，即：

将上述式带入式(1.1)可得：t_i＝Xp_i

然后提取样本矩阵X的协方差矩阵S

其中，X为样本矩阵规范化后的矩阵；与式(1.2)相对应可得

P＝V (1.4)

由此得出，λ_i是第i个主元的样本方差；

然后，对协方差矩阵S的特征值分解

S＝VΛV^T (1.6)

其中，Λ是协方差矩阵S的对角阵，包含幅值递减的非负实特征值(λ₁＞λ₂＞λ₃＞λ₄＞λ₅＞λ₆)，V是正交阵(V^TV＝I，这里I是单位阵)，是特征值λ所对应的单位化特征向量；

把式(1.4)和(1.5)代入(1.6)可得：

最后，求出得分矩阵T：

T＝XP

对于一个新的样本容量x∈R^6×1，那么这个新向量的得分、估计和残差向量为：

得分向量：t＝P^Tx，估计向量：残差向量：e＝(I-PP^T)x

则平方预测误差SPE为：

SPE＝e^Te＝x^T(I-PP^T)x

SPE的上限控制为：

其中c_α是与上限(1-α)×100％相应的标准正态偏差，h₀＝1-2θ₁θ₃/(3θ₂²)，且λ_j是与数据协方差的第j个负荷向量相关的特征值；

系统运行过程中在同一时间采集的主泵电机运行电流、液压系统压力、潜液泵出口压力、潜液泵出口流量、液压系统温度和STC阀压力数据都可以求得一个SPE值，将SPE值按时间顺序绘制平方预测误差SPE的时间变化曲线。