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多傳感器信息融合技術(shù)在液壓系統(tǒng)的故障診斷上的應(yīng)用
L Q Zhang1、2 G L Yang1,2、LG Zhang3和S Y Zhang4
1學(xué)校的能源和電力工程、蘭州理工大學(xué)、七里河區(qū),蘭州,730050年,中國(guó)
2溫州科學(xué)院泵和閥門(mén)工程、蘭州大學(xué)的技術(shù),化工,永嘉縣甌西路,325105,中國(guó)溫州
3邯鄲特殊下沉有限公司的中國(guó)煤炭、中煤第五建筑公司,復(fù)興區(qū),邯鄲,056003年,中國(guó)
4中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院,朝陽(yáng)區(qū),北京,100083年,中國(guó)
郵箱:izlq@163.com
文摘
結(jié)構(gòu)層和方法的多傳感器信息融合技術(shù)分析,并對(duì)其應(yīng)用的故障診斷液壓系統(tǒng)討論。針對(duì)液壓系統(tǒng)、液壓故障診斷系統(tǒng)模型,基于多傳感器提出了信息融合技術(shù)。選擇和實(shí)施方法信息融合合理,模型可以計(jì)算出各種故障特征融合和參數(shù)在液壓系統(tǒng)有效,提供更多的有價(jià)值的結(jié)果對(duì)故障診斷液壓系統(tǒng)。
1.介紹
液壓系統(tǒng)中扮演著重要的角色在工程行業(yè)。確保液壓系統(tǒng)工作安全、可靠、無(wú)任何潛在的事故,其故障診斷是非常重要的。但工程實(shí)踐表明,故障診斷基于一個(gè)參數(shù)不能確定系統(tǒng)出故障或不是所有的時(shí)間。和多傳感器信息融合技術(shù),不同的參數(shù)對(duì)操作條件的液壓系統(tǒng)從不同的角度可以獲得。集成和融合所有的參數(shù)有效的故障診斷液壓系統(tǒng)成功地開(kāi)展和故障的液壓系統(tǒng)可以識(shí)別和位置準(zhǔn)確[1,2]。本文對(duì)結(jié)構(gòu)層和多傳感器信息融合的方法技術(shù)進(jìn)行了分析,然后在故障診斷中的應(yīng)用,討論了液壓系統(tǒng)。
2.多傳感器信息融合技術(shù)
多傳感器信息融合是一個(gè)多層次、多方面的處理過(guò)程。它可以檢測(cè),估計(jì)和結(jié)合所有的參數(shù)的測(cè)定液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)估計(jì),包括形勢(shì)估計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)的系統(tǒng)準(zhǔn)確[1,2]。對(duì)故障診斷系統(tǒng)的液壓系統(tǒng),多傳感器信息融合包括數(shù)據(jù)融合和知識(shí)融合,此外數(shù)據(jù)知識(shí)融合,是數(shù)據(jù)挖掘,也包括在內(nèi)。
2.1 多傳感器層的信息融合，如圖1,信息融合可以分成3層[3]
圖1。原理圖的層模型的信息融合
?信息融合檢測(cè)層和故障診斷。信息融合檢測(cè)層是原始信息融合以同類(lèi)傳感器前預(yù)處理。通過(guò)這第一次,操作條件的系統(tǒng)可以直觀(guān)地監(jiān)控感知。同時(shí)所有的信息輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘出來(lái)。
?信息融合的功能層和故障診斷。信息融合的功能層原始信息融合以各種傳感器和相關(guān)的理論知識(shí)。通過(guò)這種故障的液壓系統(tǒng)可以識(shí)別和定位,但它是所有。具體方法和技術(shù)針對(duì)故障診斷不能這里提出。
?信息融合和故障診斷決策層。這是最高的層的融合。所有信息以不同類(lèi)型傳感器和相關(guān)的理論知識(shí)熔融和對(duì)策,具體方法和技術(shù)針對(duì)斷層診斷包括故障隔離、冗余控制等實(shí)現(xiàn)。如果對(duì)策是證明是可行的,這種典型的案例的經(jīng)驗(yàn)也可以輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)使用的某個(gè)時(shí)候。
2.2 多傳感器信息融合的方法
有許多多傳感器信息融合的方法,如基于貝葉斯理論,Demper -沙佛(d - s)理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和一些估計(jì)理論等[4,5]。作為一個(gè)修改理論的貝葉斯理論、證據(jù)理論,也稱(chēng)為證據(jù)理論,有廣泛的應(yīng)用多傳感器信息融合技術(shù)。該方法避免了簡(jiǎn)單的假設(shè)一個(gè)未知的概率和顯示了確定性和不確定性的信息。證據(jù)理論的基本方法是劃分成相互獨(dú)立的部分證據(jù)集。每個(gè)證據(jù)部分有一個(gè)概率分布函數(shù)相關(guān)理論診斷,也叫信念函數(shù)。基于融合不同的證據(jù)和相關(guān)理論診斷,這是整合所有的信仰功能,總信仰程度的綜合證據(jù)的基礎(chǔ)上相關(guān)的理論知識(shí)可以得到[6、7]。圖2顯示了證據(jù)的推理過(guò)程理論。
3 應(yīng)用多傳感器信息融合技術(shù)在故障診斷液壓系統(tǒng)
3.1 結(jié)構(gòu)和原理的故障診斷系統(tǒng)
常見(jiàn)的失效模式的液壓系統(tǒng)包括石油泄漏、磨損、腐蝕、疲勞、穴蝕現(xiàn)象,液壓發(fā)作,影響休息等等。因此,一個(gè)液壓系統(tǒng)監(jiān)測(cè)參數(shù)包括液壓壓力、流量、溫度、油泄漏等等。故障診斷系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)基于多傳感器信息融合技術(shù)包括兩個(gè)功能模塊,數(shù)據(jù)采集模塊和中央流程模塊。數(shù)據(jù)采集模塊是安裝在每個(gè)主要組件,包括傳感器、信號(hào)調(diào)節(jié)電路,A / D轉(zhuǎn)換器,和總線(xiàn)接口等,為實(shí)現(xiàn)每個(gè)狀態(tài)信號(hào)的液壓系統(tǒng)采集和傳輸。中央過(guò)程模塊包括CPU和軟件。
考慮到液壓系統(tǒng)的復(fù)雜性,使用IPC作為CPU信息融合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、融合、故障診斷并給予對(duì)策[7 - 9]。圖3顯示了框圖模型的故障診斷系統(tǒng)。圖4顯示了流圖的診斷程序。
3.2 故障診斷系統(tǒng)的特點(diǎn)
?所有的操作參數(shù),包括液壓壓力、流量、溫度、油泄漏等,可以隨時(shí)監(jiān)控。
?基于d - s理論,通過(guò)融合所有的操作參數(shù)測(cè)量傳感器的狀態(tài)識(shí)別,典型的故障診斷和安全保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)成功。
3.3 關(guān)鍵技術(shù)的故障診斷系統(tǒng)
?為了使所有的信號(hào)準(zhǔn)確,如何選擇每個(gè)傳感器合理和預(yù)先處理所有有效的信號(hào)。
?為了確保故障診斷是正確的,如何選擇和實(shí)施信息融合的方法。由于證據(jù)理論的方法可能不適合在某些條件,其他的方法,例如,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可能是一個(gè)更好的的選擇。
4 結(jié)論
基于多傳感器信息融合技術(shù)的故障診斷系統(tǒng)充分利用多個(gè)信號(hào),可以測(cè)量從液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警和條件診斷液壓系統(tǒng)。這可以提高工作效率和可靠性的液壓系統(tǒng)。故障診斷系統(tǒng)模型,本文提出了液壓系統(tǒng)是一個(gè)廣義模型。在具體的工程實(shí)踐監(jiān)控參數(shù)和實(shí)際的結(jié)構(gòu)和實(shí)施故障診斷系統(tǒng)依賴(lài)于相應(yīng)的液壓系。
鳴謝
我們要感謝科技的支持項(xiàng)目的溫州城(H20110007)和自然科學(xué)基金甘肅省(1014 rjza023)。
引用
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