基于观测器和神经网络的液压系统故障诊断方法研究

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1、2011年1月机床与液压Jan．2011第39卷第1期MACHINETOOL&HYDRAULICSV01．39No．1DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．O1．040基于观测器和神经网络的液压系统故障诊断方法研究谢建，何德虎，李良(第二炮兵工程学院，陕西西安710025)摘要：针对液压系统特点，提出基于观测器和神经网络的故障诊断方法。该方法的原理是基于观测器实现故障的判断，利用经观测器输出训练的神经网络实现故障定位。相对于故障树和专家系统等方法，该方法的优点是诊断速度更快、

2、不需要大样本。仿真结果证明该方法有效。关键词：观测器；神经网络；液压系统；故障诊断中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)1—135—3ResearchonFaultDiagnosisApproachofHydraulicSystemBasedonObserverandNeuralNetworkXIEJian．HEDehu．LILiang(TheSecondArtilleryEngineeringCollege，Xi’anShaanxi710025，China)Abst

3、ract：Afaultdiagnosisapproachofhydraulicsystembasedonobserverandneuralnetworkwasputforwardaimingatthecharacteristicsofhydraulicsystem．Theprincipleoftheapproachwasthatthefaultwasjudgedbytheobserverandthepositionofthefaultwasconfirmedbyneuralnetworkwhichwast

4、rainedbytheoutputoftheobserver．TheapproachhasafasterdiagnosisspeedthanexDertsvstemandfauhtreeetc．Itdoesn’tneedalotofsamples．Thesimulationresultdemonstratesthatthemethodisefective．Keywords：Observer；Neuralnetwork；Hydraulicsystem；Faultdiagnosis由于液压系统具有功率大、响应

5、快、精度高等特1观测器和神经网络基本原理点，在机械设备的驱动、传动和控制中得到广泛的应1．1观测器基本原理用。当液压系统出现故障时，快速准确地对故障进行由于系统中存在建模误差和噪声等未知干扰因素，判断和定位，对于及时修复液压系统、保证主系统的为提高模型对系统检测精度，数学模型描述为：正常工作起到至关重要的作用。近年来针对液压泵、Ed换向阀、油缸等主要液压元件的故障诊断开展了一些x：Ax+曰“+[AAABac3[ⅡI，]+(1)研究，但针对整个液压系统的研究较少。常用于液压系统故障诊断的方法有：(1)主观诊

6、断法；(2)Y=(C+AC)X+，n式中：X∈R、Y∈R～、U∈R分别表示系统的状数学模型与信息处理诊断法；(3)智能技术诊断法。主观诊断法中应用较多的是故障树诊断法，其态变量、输出观测变量和控制变量，X为状态变量一不足是工作量大，可能漏掉重大的元件或部件故障，阶微分，’，为干扰。A、曰、c为合适维矩阵。AA、模型一旦建好就不易更改，不易接受和处理新信息。AB、AC表示建模误差，为执行机构或控制组件故专家系统和神经网络诊断法作为一种智能诊断法，是障的向量或矩阵，，n表示传感器故障的向量或矩阵。当今故障诊断

7、方法发展的趋势，但是存在诊断速度式(1)的现时观测器为：低、需要大样本的缺点。观测器作为一种故障诊断方(j，一．)，)(2)法，已经在液压元件的故障诊断中得到很好的应用，其优点是实现简单、故障检测和诊断速度快。作者结合上述分析，提出了基于观测器和神经网络的今s一Y)，H=WC，则系统的误差和残诊断方法，该方法通过观测器实现故障判断，利用经观测器输出训练的神经网络实现故障定位，具有诊断{【．(A+一，s一矾(3)速度快、不需要大样本等优点。e=H一收稿日期：2009—12—24作者简介：谢建(1967一)，

8、博士，教授，主要从事兵器发射理论与技术学科的发射系统仿真与自动检测方面的教学、科研工作。通信作者：何德虎，电话：13991173253，E—mail：13527486429@139．com。·136·机床与液压第39卷式中：E=[AAABAC]，d=[M]，K为反馈组成。增益矩阵。2．2基于观测器和神经网络的液压系统故障诊断根据求得的残差和简单的决策逻辑就可以判断故原理障是否发生。液压系统故障诊断包括3个阶段：产生残差；故；(