[发明专利]阀口独立控制系统及其安全性能评估方法、装置

说明书

本发明提供一种阀口独立控制系统及其安全性能评估方法、装置，所述方法包括：基于阀口独立控制系统的结构和四象限负载工况下不同工作模式，建立多个独立的故障树模型；考虑多模式特点，基于布尔代数运算将多个故障树模型合并简化；考虑常规控制并增加故障诊断和主动容错控制，将简化后的故障树模型关联至ISO 13849标准预定义的功能安全结构框图；基于功能安全结构框图计算每个通道平均危险故障时间MTTF_d，确定安全结构类别，并基于实际的安全评估参数评估阀口独立控制系统安全性能等级PL。本发明以ISO 13849标准为基础，可以准确评估阀口独立控制系统的安全等级，且流程简单，评估快速、准确。

技术领域

本发明涉及电液控制系统技术领域，具体涉及一种阀口独立控制系统的安全性能评估方法、一种阀口独立控制系统的安全性能评估装置和一种阀口独立控制系统。

背景技术

电液控制系统是工程机械、液压机器人等重载移动装备的核心驱动与控制装置，其智能化势在必行。传统液压系统依赖大量的机液反馈与控制回路，智能化程度低。阀口独立控制系统不仅打破传统液压系统控制阀存在的进出节流口结构耦合，还引入电子反馈与驱动，具备多自由度控制、多变量反馈、多模式切换等功能，可实现“硬件决定功能”到“软件决定功能”的革命性转变。

尽管如此，该系统在国内外仍仅限小批量示范应用，还未大规模市场化推广，究其原因，电子化反馈与控制，以及复杂的控制策略等导致的安全性问题，是制约其大规模市场化应用的瓶颈之一。因此建立一种阀口独立电液控制系统安全性能评估方法是有重大意义且必要的。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种阀口独立控制系统的安全性能评估方法。

本发明还提供了一种阀口独立控制系统的安全性能评估装置。

本发明采用的技术方案如下：

本发明第一方面实施例提出了一种阀口独立控制系统的安全性能评估方法，包括以下步骤：基于阀口独立控制系统的结构和四象限负载工况下不同工作模式，建立阀口独立控制系统的多个独立的故障树模型；考虑阀口独立控制系统多模式特点，基于布尔代数运算将多个故障树模型合并简化；考虑常规控制并增加故障诊断和主动容错控制，将简化后的故障树模型关联至 ISO 13849 标准预定义的功能安全结构框图；基于所述功能安全结构框图计算每个通道平均危险故障时间MTTF_d，确定安全结构类别，并基于阀口独立控制系统实际的安全评估参数评估阀口独立控制系统安全性能等级PL，其中，所述安全评估参数包括：诊断覆盖率DC、类别Cat.、每个通道平均危险故障时间MTTF_d。

本发明上述提出的阀口独立控制系统的安全性能评估方法，还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述阀口独立控制系统包括：双三位三通比例方向阀构型和4个二位二通比例阀构型的多种回路构型，其中，建立阀口独立控制系统的多个独立的故障树模型，具体包括：将所述阀口独立控制系统的安全功能所涉及的元件作为基础事件，并运用故障树分析法对系统不同工况下的安全性进行建模。

根据本发明的一个实施例，基于布尔代数运算将多个故障树模型合并简化，具体包括：基于故障树模型的最小割集，将故障树转化为等效的布尔方程，并通过布尔代数的规则得到简化后的故障树。