二乘回归的挖掘机液压系统故障诊断

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1、第38卷第6期中南大学学报(自然科学版)Vol.38No.62007年12月J.Cent.SouthUniv.(ScienceandTechnology)Dec.2007基于偏最小二乘回归的挖掘机液压系统故障诊断贺湘宇，何清华，谢习华，蒋苹，周旭(中南大学机电工程学院，湖南长沙，410083)摘要:为了提高挖掘机液压系统的可靠性水平，提出了一种针对挖掘机液压系统的偏最小二乘回归((PLSR)故障诊断方法，其原理是:首先使用非线性迭代偏最小二乘(NIPALS)算法分析系统正常状态下的样本，选择累积方差最大的PLS成分数目，建立输出变量关于输入变量间的PLSR辨识模型;然后，将系

2、统故障状态下的样本代入PLSR辨识模型，运用广义似然比(GLR)检验对模型残差进行假设检验，判断系统的故障状态口实验结果表明，采用基于PLSR的故障诊断方法能准确地诊断出所有系统故障，能有效地应用于挖掘机液压系统的故障诊断。关键词:液压系统:工程机械;液压挖掘机:故障诊断;偏最小二乘回归;广义似然比检验中图分类号:TP206.3文献标识码:A文章编号:1672-7207(2007)06-1152-05FaultdiagnosisofexcavatorhydraulicsystembasedonpartialleastsquaresregressionHEXiang-yu,HE

3、Qing-hua,XIEXi-hua,JIANGPing,ZHOUXu(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:Inordertoimprovethereliabilityoftheexcavator'shydraulicsystem,afaultdiagnosisapproachbasedonpartialleastsquaresregression(PLSR)wasproposed.Theprincipalofthemet

4、hodwasasfollows:firstly,nonlineariterativepartialleastsquares(NIPALS)algorithmwasappliedtocomputecomponentsandtheoptimalnumberofcomponentswasdeterminedbythetotalvarianceexplained.Asaresult,aninput-outputPLSRmodelwasestablished.Secondly,generalizedlikelihoodratio(GLR)testperformedahypothesis

5、testformodelresidualsoastoidentifythesystemfaults.Theexperimentalresultsshowthatallthetestfaultsarecorrectlyidentified,anditcanbeusedinthefaultdiagnosis.Keywords:hydraulicsystem;constructionmachinery;hydraulicexcavator;faultdiagnosis;partialleastsquaresregression;generalizedlikelihoodratiot

6、est液压系统是挖掘机的核心部件，其工作可靠性的analysis,PCA)，相关性分析和自回归(Auto-regressive,高低，直接影响着整个挖掘机能否正常运行。近年来，AR)分析相结合的统计学建模方法[[21oPLSR能够同时随着机电液一体化技术在挖掘机上的广泛应用，液压提取输入变量和输出变量数据中数据的变化信息，选系统的结构日趋复杂，对挖掘机快速高效的施工提出择对数据累积方差最大的主元数目，使得输入变量和了更高的要求[1l。因此，故障诊断技术在挖掘机液压输出变量间的相关程度达到最大[[31。研究结果表明，系统上的应用具有十分重要的意义。PLSR能够为线性系统和适度非

7、线性系统建立辨识模偏最小二乘回归(Partialleastsquaresregression,型，且具有较大的匹配度[4-61。谢磊等[[71利用PLSR方PLSR)是一种将主元分析(Principalcomponent法，给出了基于重构信号的传感器故障诊断方法。收稿日期:2007-03-07;修回日期:2007-04-29基金项目:国家“863”高技术研究发展计划项目(2003AA430200)作者简介:贺湘宇(1974-)，男，湖南湘潭人，博士研究生，从事工程机械智能故障诊断研究通信作者:贺湘宇，男