[发明专利]一种基于PCM控制的数字阀组的故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于PCM控制的数字阀组的故障诊断方法，其特征在于：使用用于验证数字阀组诊断方法的装置进行故障诊断，所述装置包括数字阀组、由液压泵和油箱组成的压力源、电信号测控系统组件、管路以及控制电路；所述数字阀组包括若干个流量等级任意的并联连接的开关阀(1)、控制器(2)、出油口压力传感器(3)、流量传感器(4)和进油口压力传感器(5)；诊断方法包括以下步骤：

步骤1、将控制器(2)发出的PCM控制信号作为开关阀阀芯的理想位置向量、利用开关阀的温升、电磁特性及流场特性三种非线性因素对数字阀组输出特性影响规律建立多物理场耦合的高精度动态非线性模型；

步骤2、建立输入信号与被测量信号的映射关系，得到输入与输出之间的数学表达式，通过电信号测控系统组件实现开关阀阀芯位置状态信息的软测量；

步骤3、利用每个开关阀的软测量得到阀组实际阀芯位置向量、用阀组阀芯理论位置向量与实际向量进行逻辑减法运算，得到信号变化一次的阀组阀芯故障向量；通过每个开关阀驱动电路实时软测量判断阀芯的位置状态，通过与PCM控制信号作比较判断数字阀组是否存在故障；通过使数字阀组按照给定的规律开启关闭能够判断出阀芯的六种故障；

数字阀组由三个开关阀组成时，具体操作步骤如下：

S31、将数字阀组的所有开关阀(1)关闭，将数字阀组的进油口P接压力源，出油口A接油箱；

S32、给控制数字阀组的控制器(2)输入一个流量等级从0到2ⁿ-1控制信号序列，按照采样时间0.1s由小到大的序列给定控制信号：

1)包含所有控制信号向量的矩阵：

2)从最初为[0 0 0]^T控制信号开始，每隔0.1s依次输入[1 0 0]^T、[0 1 0]^T、[1 1 0]^T、[0 0 1]^T、[1 0 1]^T、[0 1 1]^T、[1 1 1]^T控制信号，

3)在这种控制信号输入指令下三个开关阀的启闭频率分别为5Hz、2.5Hz、1.25Hz；

S33、诊断开始，控制器(2)给数字阀组输入信号，数字阀组开始按照指令动作，从初始状态[0 0 0]^T开始，按照0-(2n-1)的PCM控制信号作为理想位置向量；

S34、流量控制单元状态改变之后，通过基于多物理场耦合的高精度动态非线性模型阀芯位置软测量得到阀组的位置向量，再对其进行归一化处理得到阀芯实际位置向量；

S35、对理论位置向量与实际位置向量进行逻辑减法运算，这个向量中的第一个到第三个元素分别代表着三个不同开关阀的故障状态，将每次状态改变后产生的误差向量储存起来以供分析；

1)阀芯故障类型一共有6种，误差向量组成的矩阵有

S36、当故障向量的某一元素出现不为零的数，说明该阀出现故障，此时发送到数字阀组的指令不变，阀组依旧按照既定规律动作，直到该阀半个启闭周期时，记录此时故障向量；

S37、如果第二次故障向量同一位置元素不为零，用第二次故障向量减去第一次故障向量，如果得到的差值向量该位置元素为1，则该阀出现的故障为阀芯卡在某一位置，命名为Ⅲ类故障；

若差值向量不为该位置元素不为1，则该阀出现的故障为即未开启也未关闭，命名为Ⅵ类故障；

如果第二次故障向量同一位置元素为零，则开始比较第一次故障向量该位置元素的大小；

如果该位置元素等于1则该故障为阀芯卡住未开启，命名为Ⅰ类故障；

如果该位置元素大于0小于1，则该故障类型为阀芯未完全开启，命名为Ⅳ类故障；

如果该位置元素大于-1小于0则该故障类型为阀芯卡住未关闭，命名为II类故障；

如果该位置元素等于-1则该故障类型为阀芯未完全关闭，命名为Ⅴ类故障；

S38、在对某一阀进行故障诊断时由于只用到该阀对应位置元素的值，因此，也能够同时判断其余阀的故障，只是在相同的控制信号规律下不同的阀在这个测试过程中启闭频率不同，因此，在抽取第二个故障向量时应该对应的抽取该阀半个启闭周期时的向量。