[发明专利]一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法

摘要

本发明公开了一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法，对于给定的客车气制动系统，对其气制动子系统的工作过程进行分析建立该系统的无故障模型。将系统可获得的测量值与系统数学模型所表示的相应变量值的先验信息比较，生成残差。通过对残差设置阈值来检测故障的出现。将多次模拟试验所得数据绘制有无泄漏的情况下稳态时制动气室压力值的归一化曲线，通过对比曲线来确定故障检测的阈值，得出初步的泄漏诊断结论。该方法通过对于给定的客车气制动系统建立无故障模型，利用该模型对气制动系统中存在的泄漏故障进行了检测。

主权项

一种基于解析模型的客车气制动系统故障检测方法，其特征在于：该方法具体步骤为：步骤1：通过对气制动系统制动过程的分析，对气制动系统进行物理建模，包括对机械子系统与气动子系统分别建立物理模型；得到理想状态下气制动系统制动气室瞬时压力模型，(1)式即为该模型，此模型即为气制动系统的无故障控制模型；该模型的输入是制动总阀的输入位移xp，输出是制动气室的气压Pb；其中Vb＝Vo1+Abxb上式中，k为比热容比，R为摩尔气体常数，A为喷嘴出口处的横截面积，P0、Pb、Pth分别为气罐中的初始气压、制动气室当中的气压、制动发生时的阈值气压；Vo1、Vb、Vo2分别为制动发生之前制动气室的初始体积、制动气室体积、制动发生后制动气室最大可以达到的体积；T0为气罐初始温度；xb、xbmax分别为是制动气室鼓膜的位移，该位移大小等同于推杆伸出位移大小、推杆可以达到的最大位移；Ab为制动气室的横截面积；Kb为制动气室回位弹簧的弹簧常数；步骤2：将系统可获得的测量值与制动气室瞬时压力模型(1)式所表示的相应变量值的先验信息比较，生成残差；利用气制动系统模拟试验台来获得稳态时制动气室气压的测量值；对于给定的制动应用中，可通过求解无故障模型的控制方程来获得稳态时制动气室的气压的先验信息，即就是稳态时制动气室气压的估计值；残差生成公式为(2)式其中式中，Pssim、Psmens分别为制动系统制动气室瞬时压力模型(1)式计算得出的稳态时制动气室气压、试验测得的制动系统稳态时制动气室的气压大小；步骤3：通过对残差设置阈值来检测故障的出现；选取典型的供气压力值，供气压力值范围为550‑800kPa，分别在有无泄漏的情况下进行多次制动模拟试验，测得稳态时制动气室的压力值；模拟有泄露存在的情况下的制动过程时，泄漏是通过松动制动气室入口部分的软管来引入的；同时，通过求解无故障模型的控制方程来获得在相同的供气压力下稳态时制动气室的压力值的估计值；将多次模拟试验所得数据绘制有无泄漏的情况下稳态时制动气室压力值的归一化曲线，通过对比曲线来确定故障检测的阈值，得出初步的泄漏诊断结论。