[发明专利]一种数字阀组多故障检测装置及其诊断方法

说明书

本发明涉及数字液压元件故障诊断技术领域，具体涉及一种数字阀组多故障检测装置及其诊断方法，数字阀组、控制系统模块、压力传感器、流量传感器、压力源、出油口通过控制电路并联；本发明的数字阀组中的高速开关阀可以是任意多个，不受限于数量，具有很强的扩展性，并且不局限于流量编码方式，适用于等编码、二进制编码、斐波契那编码，并且简单、高效地进行故障诊断，提高多模式故障准确率，适应于多个阀同时发生不同故障的复杂工况的需求，降低了诊断与维护成本。

技术领域

本发明涉及数字液压元件故障诊断技术领域，具体涉及一种数字阀组多故障检测装置及其诊断方法。

背景技术

数字液压以节能、容错性好、互换性强、性价比高以及抗污染能力强等优点成为现代流体传动技术研究的前沿和热点。采用多个小流量增益的数字阀并联构建数字阀组可以通过数字开关组合近似实现连续控制，提高了系统的冗余度、可靠性，并且能够保持原有的频率特性。此外，相较于传统液压阀，数字阀组具有冗余特性。数字阀组由于组成环节和影响因素增加，发生故障和功能失效的几率逐渐增大，对故障的敏感性也越来越高，数字阀故障时精度、稳定性等都会对整个液压系统产生消极影响。单阀故障诊断方法因需较多的传感器，数据处理复杂，局限性较大，现有数字阀组的诊断故障模式单一，且无法判断多阀的多种故障的复杂情况，诊断准确率不高，缺少简单、有效且准确的故障诊断方法，尤其是少传感的故障诊断。

发明内容

针对上述的不足，本发明目的解决现有基于单阀的故障诊断方法不适用于的数字阀组复杂故障在线诊断，并且避免了依赖较多传感器的问题；针对现有的数字阀组故障诊断方法存在诊断故障单一，无法兼顾多阀同时出现不同故障的情况，且准确率不高等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种数字阀组多故障检测装置，包括：数字阀组(1)、控制系统模块(7)、压力传感器(3)、流量传感器(4)、压力源(5)、出油口(6)通过控制电路(2)并联；

数字阀组(1)主要有四个相同流量等级的开关阀、控制器、流量传感器和压力传感器并联组成；

压力源(5)主要有液压泵和油箱相连；

出油口(6)端电连执行器；

控制系统模块(7)主要有采集卡、上位机、可调直流电源、小流量电磁开关阀、压力传感器(3)、流量传感器(4)组成，可调直流电源的第一端电连采集卡的控制端，可调直流电源的第二端电连小流量电磁开关阀线圈的电源端，流量传感器(4)串联数字阀组(1)出口，压力传感器(3)电连数字阀组(1)的出口和进口，采集卡的采集端与流量传感器(4)和压力传感器(3)的输出端电连，采集卡的输出端用过线缆电连上位机。

一种数字阀组多故障诊断方法，包括：信号输入，信号编码、故障模型库比较、偏差累加与最小值判断；

信号输入：输入的信号主要有控制信号U和数字阀组(1)组前后的压力传感器(3)采集得到的压差信号△p；其中，U_i是一个四维列向量，代表在第i时刻四个数字阀的控制信号；

信号编码：控制信号向量U_i中的二进制信号转化为十进制的数值即为此刻控制向量的信号编码ui，信号编码的变化用于做差以及累加的触发条件；

故障模型库比较：由每个阀单独发生打不开、关不上、不能完全打开、不能完全关闭和卡死五种故障状态，任意数量的阀发生任意故障的组合状态及所有阀都正常的状态；信号编码每变化一次，数字阀组实际流量Q就与当前控制信号U_i与压差△p下的1296种模型流量Q₁(U_i)，…，Q₂₁(U_i)分别做差取绝对值得到偏差e_1n,…,e_1296n；