浅析工程机械液压伺服控制系统的故障诊断

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1、维普资讯http://www.cqvip.com建筑机械化2002【4】工程机械液压伺服控制系统的故障诊断薛晓虎(河南黄河旋风股份有限公司，河南长葛461500)[摘要]简介传递函数诊断法的基本理论及其在工程机械液压伺服控制系统故障诊断中的应用，并对在线监测和诊断的可能性作了积极的探讨。[关键词]工程机械；液压系统；故障诊断；传递函数法[中图分类号]TU607[文献标识码]C[文章编号]1001—1366(2002)04—0046—03Thetroublesdiagnosisforthehydiaulicservo

2、controlsystemofconstructionequipment)(UEXiao-m输入时的变化无关。1概述在工程实践中，往往由于各种原因而难以准确随着机械工业的发展，液压系统的应用越来越确定系统或环节的许多参数，此外由于许多干扰因广泛，尤其在工程机械行业，由于施工要求的多样素对其系统或环节的作用过程非常复杂，给准确地性，对其功能的要求也越来越复杂，并且向着高精推导系统或环节的传递函数带来极大的困难，甚至度、大型化、现代化的方向发展，而满足这些要求难以得到。在这种情况下可以用实验方法来确定其只能借助于液压伺

3、服控制系统来实现。液压伺服控传递函数，其表达式制系统对工程机械各种功能的实现发挥着重要的作()=Y()／X()=S()／S()用，提高了生产效率，减轻了劳动强度，但其故障式中S()为激励的自功率谱，S()为的发生将会造成难以估测的经济损失，迅速找到故激励和响应的互功率谱。从此式可以看出，对一个障位置、查清故障原因就显得尤为重要。因此，开系统或环节施加一个已知的激励，测量其响应便可展液压伺服控制系统故障诊断技术的研究具有重要以得到其传递函数。的现实意义。在求传递函数的激振试验中，通常采用以下两故障诊断是70年代国际上

4、迅速发展起来的一门种特殊的激振信号作为激励从而求得传递函数。新技术，内容非常丰富，根据诊断对象的不同其诊2．1冲击激振断方法也不同，对同一诊断对象可选择不同的诊断采用冲击激振激励，其冲击信号的数学描述为方法，对于液压伺服控制系统采用传递函数诊断法=更为合适。这种方法在硬件方面投资少，软件开发L∞(t=IJ；J技术比较成熟，在许多发达国家传递函数诊断法已故X()=lX(t)e-d=1，进入实际应用阶段，而我国目前仍处于开发阶段。得到传递函数()：：Y()2传递函数诊断法的基本理论由此可见，当信号为一冲击函数时，其频率

5、响应函数即为系统或环节的传递函数。传递函数诊断法就是在系统或环节上施加一个2．2白噪激振激振信号，通过测量其响应而得到其传递函数，并白噪声的含义是假定平稳随机过程X(t)的功将该函数与这个系统或环节正常时的传递函数进行对比分析，从而确定故障的原因和部位。传递函数是系统或环节数学模型的一种表达形[收稿日期]2002—04—24[作者简介]薛晓虎(1965一)，男，河南焦作人，高级工程师，式，它表达了系统或环节把输入量转换成输出量的工学硕士，技术中心副主任，从事液压系统故障诊断技术及设传递关系，只与系统或环节本身的特性

6、有关，而与备可靠性研究，长葛市人民路200号．·46·维普资讯http://www.cqvip.com2002(4)建筑机械化管用养修率谱S(∞)=常数(一。。<∞<+∞)，则称X(t)下面两种方法。为白噪声。当系统为一白噪声激励时，其传递函数3．1离线诊断离线诊断避免了检测信号与控制信号的相互干日(∞)：=CS∞)扰，在技术上更为简便。当系统发生故障时，其整式中c为常数。上式说明，此时系统的传递函数体特性和发生故障部分的特性将发生变化，而没有即为激励和响应的互功率谱乘一个常数。发生故障的部分其特性不会变化。在图1

7、所示的液压伺服控制系统中，有目的地选择适当的检则点如3液压伺服控制系统的故障诊断①～⑤可以测得相应部分的频率特性，根据其频率液压伺服控制系统在工程机械中应用较多，全特性的变化就可以判断系统中故障的原因和部位。自动压桩机伺服控制系统是一个非常典型的液压伺具体诊断内容见表1。服控制系统，见图i。用传递函数方法进行液压伺服控制系统故障诊断的基本思路是，在伺服系统的控制信号上施加一个微弱的白噪声信号(即采用白噪声激励)，测定控制系统的整体或机械部分或电气部分的传递函数，把测得的传递函数与系统正常时测得的传递位置传感器函数进

8、行对比分析，进而进行故障程度和故障部位的诊断。传递函数诊断一般采用图1全自动压桩机伺服控制系统方框图表1根据频率变化进行故障诊断检测点故障性质检测类别正常情况下的电气机械机械输入输出频率特性伺服放大器伺服阀液压缸密封件损坏、缸内混增益异常泄露太大入空气、位置反馈增益太小dB整体特性l4。[==EiF-,,二dB电器系统13。机械系统34讨论和分析整体特性产生