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网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术

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浏览:次 2017-05-26 00:15:15

网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术 网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术 电动履行器根据调理器输出的给定信号与位移反馈量之间的偏差控制机电运行,通过变速及传动机构输出角位移或直线位移,实现对调理阀开度的自动控制。 目前,电动履行器正向智能化、网络化方向发展,履行器的故障诊断与保护愈来愈遭到重视。根据自动化生产的要求,研制了1种以微处理器为核心,具有现场总线通讯功能的新1代网络化智能电动履行器(net worked electrical actuator,NEA)。 网络化电动履行器功能丰富,结构较复杂,本文在分析网络化电动履行器原理及故障特点的基础上,探讨了网络化电动履行器的故障特点信息提取方法和模糊信息融会技术,提出了基于规则的网络化电动履行器故障自诊断与自保护方法,通过断信号故障、通讯故障、过载故障等典型故障的辨别与保护,验证了本文提出方法的有效性。 2 网络化电动履行器及故障

电动履行器根据调理器输出的给定信号与位移反馈量之间的偏差控制机电运行,通过变速及传动机构输出角位移或直线位移,实现对调理阀开度的自动控制。

目前,电动履行器正向智能化、网络化方向发展,履行器的故障纸板环压实验机诊断与保护愈来愈遭到重视。根据自动化生产的要求,研制了1种以微处理器为核心,具有现场总线通讯功能的新1代网络化智能电动履行器(net worked electrical actuator,NEA)。

网络化电动履行器功能丰富,结构较复杂,本文在分析网络化电动履行器原理及故障特点的基础上,探讨了网络化电动履行器的故障特点信息提取方法和模糊信息融会技术,提出了基于规则的网络化电动履行器故障自诊断与自保护方法,通过断信号故障、通讯故障、过载故障等典型故障的辨别与保护,验证了本文提出方法的有效性。

2 网络滑动磨擦磨损实验机化电动履行器及故障特点

2.1 网络化电动履行器系统结构

如图1所示,阀门扭矩实验机网络化电动履行器系统包括网络化电动履行器、现场总线转换器、便携式控制器和上位机系统等4个部份。现场总线转换器是实现不同现场总线接口转换的器件,使网络化电动履行器可以匹配各类型进程控制系统。便携式控制器是实现网络化电动履行器各项参数快速简便设定的装备,可以通过红外通讯实时监控网络化电动履行器的运行状态。基于虚拟仪器技术的上位机系统是网络化电动履行器远程管理平台,实现gt7034e磨擦实验机对网络化电动履行器的实时远程操作和管理。

网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术

图1 网络化电动履行器系统结构

网络化电动履行器在调试或运行时,可以由便携式控制器与网络化电动履行器实现点对点红外通讯,也能够通过RS485总线网络实现上位机系统与多功能磨擦实验机多个网络化电动履行器的连接。通过便携式控制器或上位机系统可以油封旋转性能实验机设定电动履行器的运行参数,并对电动履行器的运行状态进行监测。与传统电动履行器相比,网络化电动履行用具有网络化管理功能、故障自诊断与自保护功箱包震荡冲击实验性能,上位机可以通过现场总线网络对多台电动履行器进行远程控制与管理。

2.2 网络化电动履行器故障分汽车软管实验机析

网络化电动履行器是典型的机械、电子、计算机综合系统,其故障主要包括机械、电子两方面的硬件故障(含复合故障)和App故障。在网络化电动履行器的实际检验进程中,1般锂电池针刺实验机根据故障产生部位的不同,将车轮径向疲劳实验机故障划分为外部故障和内部故障两种类型。

如表1所示,网络化电动履行器的外部故障包括断信号故障、通讯故障和过载故障。断信号故障、通讯故障可能致使履行器与调理器、上位机之间信号传送毛病,引发履行器误动作,破坏装备;过载故障可能会致使履行器机电堵转而烧坏。

表1 网络化电动履行器外部故障分析

网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术

如表2所示,网静载荷堆码实验机络化电动履行器的内部故障包括控制单元故障、制动故障、机电及驱动单元故障、机械传动故障。电动履行器的内部故障可能致使电动履行器运行异常,不能正确履行动作,严重时还将破坏进程控制系统中的其他装备,致使进程控制系统瘫痪。

表2 网络化电动履行器内部故障分析

网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术

结合实际检验经验,网络化电动履行器故障具有以下特点:1)网络化电动履行器构成复杂,其故障很难用某种数学模型进行描写;2)同1故障现象可能有多种故障缘由,而同1故障缘由也可能有不同的故障现象;3)网络化电动履行器的故障缘由与故障现象之间的关系具有1定规律,在研发、生产和使用人员大量的实践基360转轴扭力实验机础上可总结出行之有效的诊断经验与保护方法。

3 网络化电动履行器故障自诊断

网络化电动履行器的故障自诊断流程如图2所示,网络化电动履行器采取模糊信息融会方法实现故障自诊断,履行器根据故障自诊断的输出选择预设的故障自保护措施。

网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术

图2 自诊断与自保护流程

网络化电动履行器故障自诊断是在大量先验常识的基础上MWD10A人造板万能实验机,根据故障特点信息和履行器预设运行参数,采取模糊信息融会技术,实时对网络化电动履行器工作进程中出现的异常现象作出准确判断,为网络化电动履行器
实时故障自保护提供决策根据。

3.1 故障特点模糊信息融会

电动履行器工作环境大多10分卑劣,1般是密封安装,因此不便于增加新的故障特点信息收集单元。网络化电动履行器故障特点信息主要来自电动履行器运行进程中本身各类信号量包括的装备信息和状态信息,如机电温度、机电工作电流、机电转速、位置传感器输出值、给定信号量、运行时间、通讯数据包等,获得方式如表3所示。

表3 故障特点信息及获得

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信息融会可分为3个层次:像素级融会、特点级融会和决策层融会。网络化电动履行器每种故障特点信息反应的故障缘由都不同,且相互间关联程度不同。根据各故障特点信息的关联程度及实践经验,本文将故障特点信息划分为2组,1组为机电温度、机电转速、机电电流、时间;另外一组为位置量、给定量、通讯数据包、时间,采取特点级模糊信息融会方法,分别对两组故障特点信息进行融会,模型如图3所示。

网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术

图3 故障特点信息融会模型

根据模糊信息融会原理,首先需要对故障特点信息进行模糊化处理。肯定隶属函数的方法有多种,根据网络化电动履行器故障特点的统计数据,本文将故障特点信息划分为小、很小、正常、大、很大5个档级,选取正态散布函数作为隶属函数。

小、很小档级,服从降半正态散布函数:

网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术 (1)

正常档级ballonring实验机,服从正态散布函数:

网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术 (2)

大、很大档级,服从升半正态散布函数:

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式中:μ(x,g)为隶属度函数;x为论域中的元素;g为档级;c,k分别为修正值和特点值,与故障特点信号有关。

根据网络化电动履行器故障统计信息,选取故障特点信号的系列低温碎石冲击实验机特点值作为隶属函数分段划分点根据,油墨耐磨擦脱色实验机表4列出了5级模糊算子特点值。表5是典型故障的故障特点参数。

表4 故障特点信号典型特点值

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表5 典型故障特点参数

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对故障特点信息应用模糊数学理论和可信度方法进行推理,输出1个定性的模糊结论。其模糊信息推理规则可表示为:

网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术 (4)

式中:规则的触发条件中的Pkj(Pk1,Pk2,弹簧疲实验机.,Pkm)表示故障特点信息的语言值;tkj为第k条规则第j个语言值的隶属度值;Qk表示规则所得结论,CFk表示第k条规则的信任程度。

如机电温度T、机电转速S、机电工作电流I、机电转速变化率SC,这4个故障特点信息进行模糊融会得到模糊判定结论U的某条规则可采取以下语句:

网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术

式中:μTi、μI、μSi、μSCi分别表示温度、电流、转速、转速变化率的隶属度;Ti、Ii、Si、SCi分别表示温度、电流、转速、转速变化率的语言值;CF为该规则的可信度。

以1个实例进行说明:

If μT1:0.8,T1:温度高,∧μI:0.6,I1:电流大,∧μS1:0.9,S1:转速低,∧μSCi:0.7,SC1:无转速变化,

Then 机电产生堵转性过载致使机电停转(0.9)

根据模糊推理与实践经验得到系列规则表(见表6),特定工况下故障特点信息量经过模糊推理后与规则匹配,得到融会结果。通过对故障特点信息进行模糊信息融会,得到对履行器各部份运行状态的初步描写,为后锤冲击实验机续的故障自诊断提供根据。

表6 某故障特点模糊融会

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3.2 基于规则的故障自诊断

由于网络化电动履行器可能出现故障较多,常识范围庞大,但另外一方面网络化电动履行器的故障特点经过信息融会处理后具有直接可推理性,在本文中斟酌到网络化电动履行器故障诊断与保护的实时性,采取基于规则的专家系统进行故障自诊断。基于规则的专家系统中推理机把事实(故障特点信息的融会结果)与常识库中规则的先决条件(预设状态)进行比较,激活相应规则,得到专家系统评判结果。

本文中的网络化电动履行器故障诊断专家系统中的常识库是由生产实皮鞋剥离实验机践中的经验总结而来,是1系列的故障判断规则的集合。如有下面的诊断规则:

If 机电正常 and 履行器不动作 and 运行时间异常

Then 传动机构故障

为提高网络化电动履行器故障自诊断的实时性,需要对专家系统中的常识库进行梳理、简化,构成简明规则,便于网络化电动履行器的微处理单元编程实现。参见表7,根据前文所述的故障特点模糊信息融会方法与规则推理方法,针对网络化电动履行器总结出故障自诊断规则。

网络化电动履行器故障特点信息融会与基于规则的专家系统相结合,大大简化了专家系统中常识库的规则数量,为实现实时故障诊断提供了保障。

表7 网络化电动履行器故障自诊断与保护规则

网络化电动实行器故障自诊断与自保护技术

4 网络化电动履行器的故障自保护

网络化电动履行器故障自保护是根据故障自诊断结论,依照预设的规则采取故障自保护措施。网络化电动履行器的自保护方法包括硬件保护mmg10型高温高速磨擦磨损实验机与App保护。硬件保护是指故障的产生引发硬件保护装备动作,是1种不可自行恢复的保护方法,即故障排除后需人干预才能恢复正常工作。App保护是对故障特点信息进行模糊信息融会、专家诊断与常识推理后采取App保护措施,由微处理器完成相应工作,是1种可自行恢复济宁压力实验机的保护方法,即故障排除后履行器可自行恢复正常工作。根据实践经验总结的网络化知名疲劳寿命实验电机动履行器App故障自保护规则见表7。

网络化电动履行器App自保护流程是根据故障的特点及履行器结构进行设计的。网络化电滚珠轴承耐磨实验机动履行器的微处理器单元根据预设的状态参数和自诊断故障类型,依照1定的自保护流程控制相应的单元进行动作。参见图4,程序进入自保护子程序后,首先对自诊断输出结果进行ISTA大型跌落实验机辨别,辨认故障类型。程管材爆破万能实验机序将根据故障类型自动调用对应的故障保护动作子函数,并声、光报警提示。

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图4 故障自保护App流程

网络化电动履行器硬件自保护所针对的故障主要是控制单元故障、制动故障。硬件自保护装置主要是行程开关和继电器。根据具体工况条件,在网络化电动履行器安装调试时将行程开关安装排水管压力实验机在允许行程的上下限位置处。履行器运行越限时,行程开关被触发,通过继电器强行切断履行器电源,保证履行器运行不越限。球团压力实验机故障排除后,将行程开关手动复位后网络化电动履行器可消息万能实验机恢复正常运行。另外网络化电动履行管材打压实验机器的通讯端口需要采取光电隔离和过压、过流保护措施,以避免意外破坏。

软硬件故障自保护方法中,App故障保护实质上是1种提早预保护,硬件故障保护是保证网络化电动履行器与进程控制系统安全的最后防线,二者的有机结合能够充分发挥彼此的长处,有效预防事故的产生。

5 结论

随着嵌入式系统、智能控制技术的发展,网络化、智能化的电动履行器势必成为电动履行器的发展方向。在已有电动履行器的基础上,本文给出了1种网络化电动履行器的基本结构,并综合应用信息融会技术、专家系统、故障保护技术,提出了1种网络化电动履行器故障自诊断与自保护实现方法,提高了电动履行器的可靠性。该网络化电动履行器自2005年在湖南维特科技发展企业投入使用以来,运行状态良好,能实时自诊断出网络化电动履行器运行中出现的各种故障并进行自保护,提高了电动履行器的可靠性,遭到用户的好评。

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