[发明专利]一种用于自行式液压载重车液压转向系统的故障诊断系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压转向系统的故障诊断，更特别地说，是指一种适用于自行式液压载重车中液压转向系统的基于有源自回归模型（ARX模型）和模糊C均值聚类（FCM聚类）的故障诊断系统，该故障诊断系统存储在液压转向系统的每一个控制器中。

背景技术

大型自行式液压载重车，或称液压动力平板运输车是一类特殊的轮胎式大型工程机械，通常是指额定载重在50吨以上，具有多轮液压驱动、转向、自调平和提升作业装置，并且各车轮均可独立转向的专用运输车辆。

2010年10月，化学工业出版社,赵静一编著的《大型自行式液压载重车》。在此书的第二章、第57页介绍了转向控制系统的结构。该结构的框图如图1所示，图中，为了方便说明三个控制器各自实现的功能，将接收操作装置信息的控制器称为主控制器，将向多个比例阀发送控制信息的控制器称为现场控制器，将接收多个角位移传感器数据的控制器称为数据采集控制器；主控制器根据操作装置接收的驾驶员输入的转角信号进行运动综合与协调控制，实时计算各车轮转角，所以车轮转角作为参考输入通过CAN总线发送给现场控制器；现场控制器根据各车轮转角参考输入来控制比例阀开口的大小，以驱动液压缸推动转向机构，从而克服转向阻力矩和实现转向；角位移传感器实时测量各车轮的转角，并通过数据采集控制器和CAN总线发出信息。液压转向采用电液比例控制系统，通过角位移传感器闭环控制各悬挂的转角，实现对悬挂转向的精确控制和轮胎转向时的近似纯滚动。

实际工程中，自行式液压载重车的控制系统设计多采用以物理分布进行控制任务的划分，如图2所示，即主控制器完成载重车行走、转向和调平等功能的运动综合和协调控制，实时解算各车轮的理想转速、转过角度和悬挂起升高度；现场控制器根据主控制器实时解算的期望信号分别完成控制范围内车轮的行走、转向和起升等功能的闭环控制。其中，AA表示第一现场控制器、BB表示第二现场控制器、CC表示第三现场控制器、DD表示第四现场控制器；矩形框表示车轮，每2个车轮形成一个轮系，双圆圈表示转向机构的转轴，黑粗线表示现场总线（如CAN总线、Modbus总线、1553B总线）。各轮系回路众多，故障点或故障环节多；而大型自行式液压载重车又长期处于露天、粉尘等恶劣工作环境下，因此极易引发设备故障，轻则影响工程进度，严重的甚至危及现场作业人员安全，造成巨大的经济损失。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于自行式液压载重车液压转向系统的故障诊断系统，该系统通过有源自回归模型（ARX模型）提取出转向回路故障特征，通过模糊C均值聚类（FCM聚类）进行故障模式识别，从而诊断出转向回路中的故障。

本发明的一种用于自行式液压载重车液压转向系统的故障诊断系统，该故障诊断系统存储在液压转向系统的每一个控制器中，其特征在于：该故障诊断系统包括有传感器阈值监测模块（1）、阈值超限处理模块（2）、单轮跟踪误差监测模块（3）、误差超限处理模块（4）和局部诊断处理模块（5）；

传感器阈值监测模块（1）第一方面用于接收各个轮系实测传感信息第二方面按照接收时间的先后将各个所述的存储到液压转向系统的每一个控制器的数据缓冲区中；第三方面采用滑动均值滤波方法对所述的进行滤波处理，得到传感监测值第四方面将传感监测值输出给阈值超限处理模块（2）；各个轮系的实测传感信息包括有角位移传感器采集的单轮的转向信息Y_转向、压力传感器输出的负载敏感泵出口压力P_压力、温度传感器输出的液压油的温度T_油温；

阈值超限处理模块（2）第一方面用于接收各个轮系传感监测值第二方面采用超限条件对传感监测值进行超限判断，得到阈值监测的结果RS^CL；第三方面将RS^CL＝1阈值监测结果输出给局部诊断处理模块（5）；第四方面将RS^CL＝0阈值监测结果输出给单轮跟踪误差监测模块（3）；

单轮跟踪误差监测模块（3）第一方面依据接收到的阈值监测结果RS^CL＝0对出现传感器阈值超限的轮系CL的转向信息Y_转向进行比较，得到转向超限跟踪误差E^CL＝R-Y，R表示轮子的转向输入量，Y表示轮子的响应输出量；第二方面依据轮子的前一时刻t-1的转向超限跟踪误差计算当前时刻t下的转向超限变化量第三方面将输出给误差超限处理模块（4）；