基于模型预测的液压挖掘机多路阀组故障诊断技术研究

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1、学校代码10530学号201230071604分类号TH137密级硕士学位论文基于模型预测的液压挖掘机多路阀组故障诊断技术研究学位申请人姚政指导教师刘金刚副教授学院名称机械工程学院学科专业机械工程研究方向系统智能检测与控制二零一五年六月湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式栋明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

2、作者签名：冰曰期：衣咬年＾月珍曰＼学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅！。本人授权湘潭大学可＾将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：＾日期如（舜＜；＾月贿导师签名：曰其ｗｊ曰巧：年（月ＶThefaultdiagnosistechnologystudyofthehydraulicexcava

3、tormulti-wayvalvegroupbasedonmodelpredictionCandidateYaoZhengSupervisorLiuJingangProfCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramMechanicalEngineeringSpecializationIntelligentDetection&ControlofsystemDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune,2015摘要近年来，随着挖掘机自动

4、化程度的不断提高，电液控制系统的大量使用，一方面使得其功能更加齐全，性能更加优异，另一方面则导致已较为复杂的系统变得更加复杂，从而对各部分零部件要求越来越高。其中，多路阀作为挖掘机液压系统的关键元件，其性能的好坏直接关系到挖掘机整机的质量和技术水平。液压挖掘机多路阀由多联阀组成，其内部油道走向异常复杂，各子系统之间存在相互干涉，其故障种类繁多，各执行件性能参数间的耦合关系非常复杂，很难建立故障现象与原因间的对应关系，因此给其故障的快速诊断与排除带来很大困难。针对上述问题，本文提出了一种基于模型预测的多路阀故障诊断技术，其原理是通过比较模型预测输出与检

5、测实际输出的残差统计量来对被试阀进行故障判别，为此本文展开以下几个方面研究工作：（1）根据本课题的研究方向，查阅大量的国内外文献资料，并参与了相关项目，熟知多路阀的发展历程，分析了解各种故障诊断技术的优缺点，推出本文的故障诊断方案；（2）根据研究对象的故障类型，确定了本文的故障诊断方案，为实现其精准判断建立了多路阀综合检测系统，通过该检测系统能实时监测到被试多路阀各工作油口的压力、流量等数据；（3）在AMESim中建立了多路阀的预测模型，其中详细介绍了从每一联阀到整个预测模型建立的具体步骤，并推导了阀芯节流口过流面积的计算方法，给出了仿真参数的设置；

6、（4）根据残差理论分析了故障判断的方法，通过卡方统计量来设置故障的阈值，从而判断故障状态；（5）完成了相关故障诊断试验验证。根据检测得到的多路阀流量和压力信号，通过判别其残差值来判断故障存在与否，试验结果证明所建立的预测模型准确，故障判断方法真实可行。综上所述，本文通过模型预测对多路阀的故障诊断技术进行了研究，并对挖掘机的典型动作进行了试验分析，其结果表明该方法能在有限数量传感器检测的情况下准确快速判断出多路阀的各类故障，为工程机械的故障诊断提供了一种新的思路，具有一定的工程实际意义。关键词：液压挖掘机；多路阀；模型预测；AMESim；故障诊断IAb

7、stractRecentyears,withtheenhancementofexcavatorautomationunceaselyandtheuseofelectrohydrauliccontrolsystemwidely.Ontheonehand,itbringsoutthemorecompletefunctionandexcellentperformance;Ontheotherhand,itleadstomorecomplexsystem,thusitneedstohigherrequirementsforeachpartinthesyste

8、m.Whichthemulti-wayvalveisthekeycomponentoftheexcavato