解析冗余关系在动力系统故障诊断中的应用-西北工业大学学报导航页.PDF

２０１６年 ６月 机 械 科 学 与 技 术 Ｊｕｎｅ ２０１６ 第３５卷 第６期 Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ．３５ Ｎｏ．６ ＤＯＩ：１０．１３４３３／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３⁃８７２８．２０１６．０６１８ 解析冗余关系在动力系统故障诊断中的应用 黄磊，史仪凯，袁小庆，苏士斌 （西北工业大学 机电学院，西安　 ７１００７２） 摘要：键合图理论用统一的方式处理多种能量形式，广泛应用于机电系统的建模和仿真。 本文在建 立电、液转向系统诊断键合图模型的基础上，推导出解析冗余关系ＡＲＲｓ，解算出系统残差并用于 故障诊断。 在物理系统中安装集成多型号传感器的信号采集网络，实现物理系统运行参数的在线 采集，通过车辆转向系统的故障诊断进行实例分析及检验，验证了该诊断方法的正确性和有效性。 关键词：键合图；故障诊断；动力系统；解析冗余关系 中图分类号：ＴＰ２７７　 　 　 文献标识码：Ａ　 　 　 文章编号：１００３⁃８７２８（２０１６）０６⁃０９２４⁃０５ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｆａｕｌｔ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｉｎ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｈｕａｎｇ Ｌｅｉ，Ｓｈｉ Ｙｉｋａｉ，Ｙｕａｎ Ｘｉａｏｑｉｎｇ，Ｓｕ Ｓｈｉｂｉｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｏｎｄｇｒａｐｈｍｅｔｈｏｄｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓｙｓｔｅｍｓｓｉｎｃｅｉｔｕｓｉｎｇａ ｕｎｉｆｏｒｍ ｍａｎｎｅｒ ｔｏ ｈａｎｄｌｅｍｕｌｔｉｐｌｅｆｏｒｍｓｏｆ ｅｎｅｒｇｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｂｕｉｌｄｉｎｇｂｏｎｄｇｒａｐｈｍｏｄｅｌｓｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ⁃ｆｌｕｉｄｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓａｓｉｇｎａｌａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｎｅｔｂｙｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｍｕｌｔｉｐｌｅｓｅｎｓｏｒｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｒｅａｌｉｚｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｏｎｌｉｎｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｄｅｄｕｃｅ ＡＲＲｓ （Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｒｅｌａｔｉｏｎ） ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＦＤＩ． Ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｏｎ ａ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ＦＤＩ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｒｅｌａｔｉｏｎ，ｂｏｎｄ ｇｒａｐｈ，ｄｙｎａｍｉｃ ｓｙｓｔｅｍ，ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ 　 　 故障诊断方法分为数据驱动（Ｄａｔａ Ｄｒｉｖｅｎ）方法 分析方法是利用键合图模型生成故障树，在假设的 ［１］ 和基于模型（Ｍｏｄｅｌ Ｂａｓｅｄ）方法两大类 。 数据驱动 故障状态下定性分析故障树可预测新稳态的最效 故障诊断方法往往需要大量的故障状态历史数据用 ［７⁃８］ 应 ，如何得到每个元件的故障和系统故障之间 于系统状态检测，基于模型故障诊断方法依靠系统正 的因果关系，是定性故障诊断的关键问题。 确的动力学模型就可监测机电系统的运行状态。