浅析narx网络模型的挖掘机液压系统故障检测

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1、万方数据2008年7月机械科学与技术July2008第27卷第7期MechaniealScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringV01．27No．7贺湘宇基于NARX网络模型的挖掘机液压系统故障检测贺湘宇，何清华(中南大学机电工程学院，长沙410083)摘要：提出了一种针对挖掘机液压系统的非线性有源自回归(nonlinearauto·regressivewithextrainputs。NARX)网络模型的故障检测方法。NARX网络模型是一种将有源自回归(auto-regressivewithextrainputs，ARX)模型与神

2、经网络相结合的系统建模方法，具有很强的非线性辨识能力。该方法首先选取合理的网络模型结构，并根据AIC准则确定最佳模型阶数；使用正常状态样本对NARX网络进行训练。建立系统的辨识模型；然后运用序贯概率比检验(sequentialprobabilityratiotest，SPRT)对NARX辨识模型的残差进行假设检验，检测系统的故障状态。实验分析表明，基于NARX网络模型的故障检测方法能够有效地应用于挖掘机液压系统。关键词：液压系统；挖掘机；故障诊断；非线性有源回归网络模型；序贯概率比检验中图分类号：TP206．3文献标识码：A文章编号：1003-8728(2008)07-09

3、37-04FaultDetectm—nofExcavatorHydraulicSystemBasedon．NonlinearAuto．regressionvithExtraInputsModelonfinearAwithEXtraInputs—HeXiangyu，HeQinghua(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering。CentralSouthUniversity，Changsha410083)Abstract：Afaultdetectionapproachofexcavatorhydraulicsystembasedonn

4、onlinearauto-regressivewithextrain-puts(NARX)networkmodelisproposed．Asacombinationofauto·regressivewithextrainputs(ARX)andneuralnetworks，NARXnetworkissuitableforidentifyingnonlinearsystems．Firstly，anappropriatenetworkstructureischosenandtheoptimalordersofthemodelareobtainedaccordingtoAkaik

5、e’8informationcriterion(AIC)．Then。aNARXnetworkmodelistrainedtodevelopanidentificationmodel．Finally，sequentialprobabilityratiotest(SPRT)isperformedforahypothesistestofthemodelresidualfordetectingthesystemfaults．ExperimentalresultsshowthattheproposedapproachbasedonNARXnetworkmodeliseffective

6、forfaultdetectionofanexcavatorhy-draulicsystem．Keywords：hydraulicsystem；hydraulicexcavator；faultdiagnosis；nonlinearauto—regressivewithextrainputs；sequentialprobabilityratiotest液压系统是挖掘机的核心部件，其工作可靠性的高低。直接影响着整个挖掘机的正常运行。近年来，随着机电液一体化技术在挖掘机上的广泛应用，液压系统的结构日趋复杂，对挖掘机快速高效的施收稿日期：2007—08—13基金项目：国家。863”

7、高技术研究发展计划项目(2003AA430200)资助作者简介：贺湘字(1974一)．博士研究生．研究方向为工程机械智能故障诊断及机器人路径规划，hexiangyu@hotmail．com工提出了更高的要求。因此，故障诊断技术在挖掘机液压系统上的采用具有十分重要的意义。有源自回归(ARX)模型是一种“黑箱”辨识方法，它无需知道系统的内部机理，通过系统的输入输出信息即可以建立系统的辨识模型⋯。ARX模型结构简单，具有较好的预测推广能力，在化工。中央空调等系统的故障检测和诊断中均取得了良好的效果¨·。但是，液压系统是一