基于灰色理论的参数测量法在液压站故障诊断系统中的应用研究.pdf

2 0 1 0年 1 月 第3 8卷 第 l期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I C S J a n ． 2 0 1 0 V0 1 ． 3 8 No ． 1 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 0 1 ． 0 4 2 基于灰色理论的参数测量法在液压站故障诊断系统中的应用研究 方桂花，李绪省 ，赵永，卢进南，刘进峰 内蒙古科技大学，内蒙古包头 0 1 4 0 1 0 摘要针对液压站故障诊断的现实需要 ，提出了基于灰色理论的参数测量方法。通过理论介绍和仿真应用两方面阐述 基于灰色理论在线诊断技术的工作原理。使用结果表明该测量方法实用方便，测量效率高。 关键词灰色理论；可视化 ；监控软件；1 - A G O 递增算子 ；在线预测 中图分类号 T H1 6 5． 3 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 1 1 3 1 2 Re s e a r c h o n Fa i l ur e Di a g no s i s Sy s t e m o f Hy dr a u l i c S t a t i o n Ba s e d o n Gr e y Th e o r y Pa r a me t e r M e a s u r e me n t F AN G Gu i h u a ，L I X u s h e n g，Z HAO Y o n g，L U J i n n a n，L I U J i n f e n g I n n e r Mo n g o l i a U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ，B a o t o u I n n e r Mo n g o l i a 0 1 4 0 1 0 ，C h i n a Ab s t r a c t A me t h o d o f p a me t e m me a s u r e me n t b a s e d o n g r e y t h e o r y w a s p r e s e n t e d f o r f a u l t d i a g n o s i s o f h y d r a u l i c S t a t i o n ． T h e p r i n c i p l e o f d i a g n o s i s o n l i n e b a s e d o n g r e y t h e o r y wa s i n t r o d u c e d f r o m t h e o r y a n d s i mu l a t i o n ． T h e s i mu l a t i o n r e s u l t s h o w s t h a t t h e me a s u r e me n t me t h o d i s c o n v e n i e n t an d h a s h i g h e ffic i e n c y ． K e y wo r d s G r a y t h e o r y ；V i s u a l i z a t i o n ；M o n i t o r i n g s o f t w a r e ；1 一 A G O i n c r e me n t o p e r a t o r ；O n l i n e p r e d i c t i o n 0 引言 反映液压 系统工作性能的主要参数是压力 、流 量 、泄漏量 、温度和液压 马 达 的转 速 等 ，由于压 力 、 流量 、温度等参数反映 了液压 系统 的性 能 ，液压 系统 工作时，如果这些参数偏离了正常值就会出现故障或 有可能 出现故障 。利用可视化诊断 画面来快速判 断很 有必 要。利 用可视 化画面 ，可以清楚地显示故障点 的 位置。但是液压站传感器安装的位置及个数受液压系 统设计的影响，随着液压系统的集成化程序越来越 高，如何通过参数的变化快速判断故障点成为要处理 的核 心问题 。 1 灰色理论参数测量预测判断方法 G M P 基于 以上提 出的问题 ，作者 提出了灰色理论参数 测量预测判断 G M P G m e y P a r a m e t e r Me a s u r e m e n t 方法 。首先 ，预测 是借 助 于对 过 去 的推 测 ，了解 未 来 ，灰色预测就是 通过原始数据 的处理和灰色模 型的 建立 ，发现 、掌握 系统发 展规律 ，对即将发生或 已发 生的做出科 学的定 量预测 。针对原始数据非常离乱 的 现实 ，无论用 什 么方 法模 拟 都 难 以精确 通 过 整个 序 列 ，因此无法给出精确值，但可以考虑它的取值区 间。 X ‘ 叫 ‘ 。 1 ， ‘ 。 2 ， ‘ 。 3 ， ‘ 。 4 ， ⋯ ， 。 ／ 7 , 1 为原始数列 。 其 1 一 A G O序列为 X‘ “ X ‘ 1 ， X ‘ 2 ， ‘ 3 ， ‘ 4 ， ⋯ ， X ” ’ 1 1, 2 其中 X ‘ k Zx k 令 m a x I 。 } ， m in 。 j } } 取 ’ 下界函数 nt 和上界 函数 n t 分 别为 n 3 nt X‘ ’ n ． 将上下两条曲线中间值作为取值的范围，以此作 为判 断的标准 ，从而达到理想 的效果 。 2 灰色理论参数测量预测判断方法的应用实例 某 西北 钢厂轨梁厂液压站在单位 时间内的压力传 感器获取信号序列为 X ‘ ∽ ‘ 。 1 ， 。 2 ， ‘ 。 3 ， 。 4 ， ‘ 。 5 ， ’ 6 4 ． 9 4 4 5 ， 5 ． 5 8 2 8 ， 5 ． 3 4 4 1 ， 5 ． 2 6 6 9 ， 4 ． 0 5 6 4， 3 ． 6 5 2 4 分别对应于单位时 间测量值 。 一 。 m ax I ‘ 。 } - 5 ． 5 8 2 8 m in m i n { ‘ 。 后 } - 3 ． 6 5 2 4 由X 。 ．]} 窆 X ‘。 ’ i ，得 ∞ 的1 一 A G O 序列 为 X ‘ ” X‘ ” 1 ， X ‘ 2 ， X‘ 3 ， X 4 ， 收稿 日期 2 0 0 9 0 5 2 2 作者简介方桂花，教师 ，研究方向为流体与传动。电话1 3 9 4 8 9 2 7 9 3 1 ，Em a i ll i x u s h e n g 2 0 0 9 1 6 3 ． c o n。 1 3 2 机床与液压 第3 8卷 ㈩ 5 ， ‘ 6 4 ． 9 4 4 5 ， 1 0 ． 5 2 7 3 ， 1 5 ， 8 7 1 4 ， 2 1 ． 1 3 8 3， 2 5 ． 1 9 4 7， 2 8 ． 8 4 7 1 所以 6 X ’ 6 k a 2 8 ． 8 4 7 1 5 ． 5 8 2 8 6 k X ” 6 k o t i 2 8 ． 8 4 7 1 3 ． 6 5 2 4 k 当k 1 、2 、3时，得到的最高预测值 岔 ” 7 6 1 。 6 一 3 4 ． 4 2 9 9 金 ” 8 -- A 6 2 。 6 2 a 4 0 ． 0 1 2 7 ” 9 6 3 。 6 3 a 4 5 ． 5 9 5 5 最低值预测 ” 7 61 u 6 O t 3 2 ． 4 9 9 5 ” 8 6 2 “ ’ 6 2 a 3 6 ． 1 5 1 6 金 ” 9 6 3 “ 6 3 a 3 9 ． 8 0 4 3 基本预测值 岔 7 [ ” 7 ” 7 ] 3 3 ． 4 6 4 7 ㈩ 8 2 r 金 e㈩ 8 9 I 9 3 仿真实验 b l A T L A B 是 美 国 M a t h Wo r k s 公司出品的 商业数学软件， 用于 算 S 4 0 法开发、数据可视化、杀3 8 数据分析以及数值计算 3 6 的高级技术计算语言和 j 4 交互式环境，具有高效 一 的数据处理功能 ，通过 MA T L A B输入采集 的数 ’ 8 ] 3 8 ． 0 8 2 1 ’ 9 ] 4 2 ． 6 9 9 9 据，得到直观的图形如图 1 。 如图 1 ，针对某钢厂采集的数据是压力 M P a ， 经过 G M- P预测模 型处理后变成标 量 ，也可 以变相 的 看成压力 ，由流量和压力的关 系可知随着时间的推 移 ，液压泵流量曲线产生了变化，通过曲线的走向可 以判断故障以及即将发生故障的时间，起到在线预测 的作用。配合 G E C I MP L I C I T Y H M I 监控软件 ，通 过 S 9 0 一T C P I P通讯协议 9 0 - 3 0 3 7 4 C P U连机通讯 ， 把 P L C采集到的信息很方便地在监控画面上显示出 来。根据数据采集模块地址表，可在画面定义。当前 的液压站 的各个部 件的运行 情况显 示在监控 画 面上。 系统 的流程如 图 2所示 。 4结束语 基于灰色理论参数测量法提出灰色模型的故障预 测的方法 ，利用 M A T L A B工具对系统的采集数据进 行仿真 ，提出了把基于模型的方法用于实际应用的思 路。仅仅对液压泵的流量系统作了仿真，但此方法可 { 堡 丝J 读地 址 ，缓 存 系 统启 动 与初 始化 从站 参数 化与 组 态效 验 写 输 出数据 垂 外 部 诊 断 或 至 ≥ L ～ ＼ ／ ★ Y 匿 ～ 苎 兰 快 速处 理现 场 并报 警 图 2 液压 泵故 障诊 断系统流程图 以推广到其他领域，更进一步的应用研究有很大的意 义 。 参考文献 【 1 】陆望龙． 实用液压机械故障排除与修理大全[ M] ． 2版． 长沙 湖南科学技术出版社 ， 2 0 0 7 ． 6． 【 2 】刘思峰， 谢乃明． 灰色系统理论及其应用[ M] ． 3 版． 北 京 科学 出版社 ， 2 0 0 8 ． 1 ． 【 3 】郝晓弘， 马向华． 论现场总线控制 系统[ J ] ． 自动化仪 表 ， 2 0 0 1 ， 1 6 3 1 5 ． 【 4 】林伟． 实现 I n t e me t 远程控制的工业控制网[ J ] ． 电子技 术 上海 ， 2 0 0 1 ， 2 8 1 91 1 。 上接第 8 9页 4结束语 分析了液压起竖油缸的工作机理，针对液压起竖 油缸在全行程位置其刚度会随着载荷方 向的改变而发 生突变 的现象 ，提 出了一种利用 刚体接触关 系的建模 方法 ，通过对静载荷 、阶跃动载荷和正弦动载荷 的计 算结果分析，验证了该方法能够模拟全行程液压缸刚 度突变现象，并且该方法建模简单，计算量小 ，可应 用于系统动力学仿真中。 参考文献 【 1 】张玉宝， 韩淑华， 等． 连铸机动态轻压下液压压下系统动 态特性分析[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 8 ， 3 6 1 2 1 1 8 1 2 1 ． 【 2 】 杨永海． 新型冲击式液压桩锤系统设计及仿 真研究 [ D ] ． 长春 吉林大学， 2 0 0 8 ． 【 3 】戴云飞． 液压缸液压刚度 的计算 [ J ] ． 有色金属设计， 1 9 9 9， 2 6 1 616 2 ．