[发明专利]一种基于PCM控制的数字阀组的故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于PCM控制的数字阀组的故障诊断方法，属于数字液压元件故障诊断技术领域，将控制信号向量、基于单阀驱动电路的阀芯位置软测量得到阀组阀芯实际位置向量，用控制信号向量与实际向量经运算作差得到当前控制信号下的阀组的阀芯位置误差向量，当阀组发生故障时，记录当前控制信号下的误差向量和该故障阀半个启闭周期时的误差向量，实现故障定位及阀芯故障类型检测。本发明不受开关阀流量编码方式的限制，适用于等编码、二进制编码、斐波契那编码等；具有很强的扩展性，不局限于三个阀组成的阀组，阀组中开关阀法的数量可以是任意多个。

技术领域

本发明涉及数字液压元件故障诊断技术领域，尤其是一种基于PCM控制的数字阀组的故障诊断方法。

背景技术

多个小流量增益的数字阀(开关阀)并联构建的数字阀组可以通过数字开关组合近似实现连续控制，保证高精度控制，同时增加数字阀个数就可以提高流量，不但可以增加系统的冗余度，极大提高了系统的可靠性，而且能够保持原有的频率特性。

数字阀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，数字阀精度、寿命、稳定性等性质都会对整个液压系统产生不好的影响，尤其是高速开关阀的高频启闭特性导致数字阀组的故障率也随之提高，这都是数字阀组的负面特性。但是，数字阀组工作时并不是所有阀都处在工作状态，因此，具有硬件冗余，这是它的是其积极特性。因此为了有效限制数字阀组的负面特性，利用其积极特性，便捷高效的数字阀组诊断方法成为了关键。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于PCM控制的数字阀组的故障诊断方法，主要是为了弥补传统单阀的故障检测方法无法准确、全面地检测阀组所有阀芯故障类型的缺陷，且不依赖于执行器运动状态。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于PCM控制的数字阀组的故障诊断方法，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、控制器、出油口压力传感器、流量传感器和进油口压力传感器；诊断方法包括以下步骤：

步骤1、将控制器发出的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。

2、根据权利要求1所述的一种基于PCM控制的数字阀组的故障诊断方法，其特征在于：所述控制电路是指控制器与各个开关阀的电路；所述电信号测控系统组件包括采集卡、上位机、可调直流电源、电流传感器；所述可调直流电源的第一端和所述采集卡的控制端连接，所述可调直流电源的第二端和开关阀的线圈的电源端连接，所述电流传感器和开关阀的线圈的引线连接，所述采集卡的采集端与所述电流传感器的输出端连接，所述采集卡的输出端通过线缆和所述上位机连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：诊断方法的检测过程要求PCM控制信号向量对应的二进制数逐渐增大，不同开关阀启闭周期不同，对于每个单个的开关阀来说，其故障检测主要是利用第一次检测出故障时的误差向量与半个启闭周期后的误差向量,因此，每个开关阀的控制周期各不相同，且为递增关系。