[发明专利]制动系统中阀类元件的建模方法、故障诊断方法及装置

权利要求书

1.一种制动系统中阀类元件的建模方法，其特征在于，包括：

基于阀系统包括的阀及所述阀的外围气路元件的连接结构，获得所述阀系统的拓扑结构，所述阀系统等效为管道、节流孔、容积室、弹簧、阻尼和阀芯；

针对所述阀系统的小流量通道，利用圆管层流、小孔节流、理想气体状态方程的代数公式进行建模；

针对所述阀系统的大流量通道，利用描述状态量变化关系的热力学微分方程进行建模，其中，所述状态量包括气体温度、密度和压强；将所述阀芯、弹簧和阻尼等效为弹簧振子动力学模型；

基于所述小流量通道、所述大流量通道对应的数学模型，以及所述弹簧振子动力学模型，得到阀系统仿真模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对处于正常状态的所述阀系统仿真模型，利用遗传算法对待标定关键参数进行标定，得到校正后阀系统仿真模型，其中，所述阀系统仿真模型的阀出口压力的仿真曲线与实测曲线相匹配。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，正常状态下的所述待标定关键参数包括：制动缸内壁热交换系数、进气流量通道的阀口截面积、排气流量通道的阀口截面积，以及，所述大流量通道上的节流孔与制动缸之间的连接管路的长度。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述对处于正常状态的所述阀系统仿真模型，利用遗传算法对待标定关键参数进行标定，得到校正后阀系统仿真模型，包括：

建立所述待标定关键参数对应的初始种群，所述初始种群包括多个种群个体，每个所述种群个体包括所述待标定参数对应的参数值；

利用所述阀系统仿真模型，计算每个种群个体对应的阀出口压力仿真数据；

基于所述阀系统仿真模型，计算每个所述种群个体对应的阀出口压力的仿真数据与正常状态的阀系统的实测数据之间的残差计算结果；

根据所述残差计算结果对所述初始种群中的种群个体进行选择、交叉、变异，得到新种群，针对所述新种群重复执行该步骤，直到残差计算结果达到收敛要求，得到所述待标定关键参数对应的目标参数值；

将所述待标定关键参数对应的目标参数值代入处于正常状态的所述阀系统仿真模型中，得到校正后阀系统仿真模型。

5.一种制动系统中阀类元件的故障诊断方法，其特征在于，包括：

基于校正后阀系统仿真模型，注入一个候选故障项参数，得到故障状态的阀系统仿真模型，其中，所述校正后阀系统仿真模型利用权利要求2-4任一项所述的方法得到；

针对各个所述故障状态的阀系统仿真模型，利用遗传算法对候选故障项参数进行参数寻优，得到阀出口压力的仿真数据与实测数据相匹配的最优故障项参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述针对各个所述故障状态的阀系统仿真模型，利用遗传算法对候选故障项参数进行参数寻优，得到阀出口压力的仿真数据与实测数据相匹配的最优故障项参数，包括：

对于任一所述故障状态的阀系统仿真模型，利用遗传算法对所述故障状态的阀系统仿真模型的候选故障项参数进行参数寻优，得到阀出口压力的仿真数据与实测数据之间的最优残差计算结果；

确定数值最小的所述最优残差计算结果对应的候选故障项参数为所述最优故障项参数。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述最优故障项参数对应的故障项为所述阀系统的故障类型；

基于所述最优故障项参数的最优参数值，确定所述阀系统的故障程度。