基於多層模糊匹配算法的液壓機狀態評價方法
2023-06-10 04:55:51 2
專利名稱：基於多層模糊匹配算法的液壓機狀態評價方法
技術領域：
本發明屬於液壓機狀態判定技術，特別是一種基於多層模糊匹配算法的液壓機狀
態評價方法。
背景技術：
傳統監測診斷算法一般用採樣狀態信息與理論信息進行簡單對比的方案，這種方案對液壓機數字量狀態信息的監測診斷較為有效，但是對於模擬量信息的衡量有較大缺陷，液壓機系統的監控離不開大量的模擬量信息，例如壓力、流量、速度等，必須採用更為有效的算法將模擬量信息監控與數字量監控統一起來，作為液壓機整體狀況監控指標。
發明內容
本發明的目的在於提供一種基於多層模糊匹配算法的液壓機狀態評價方法
實現本發明目的的技術解決方案為一種基於多層模糊匹配算法的液壓機狀態評價方法，分為三個環節信息比對、信息融合與判斷結論，首先，信息比對環節是將液壓機按工況分段處理，即液壓機工作狀態分為靜止、快下、壓制、保壓、洩壓、回程、液壓墊頂出、退回、衝裁，在每個狀態下，為所有參量建立數據特徵表，按時間採集數據並比對相應數據特徵表，計算採集結果與對應數據特徵表相應值的相近度，將所有量的相近度建立相近度表； 其次，信息融合環節分為兩層，第一層又分為兩部分，第一部分是處理模擬量的信息融合，根據需要採集量的種類，分別為每種量給出權值，該權值的給出與液壓機運行歷史狀況有關，結合相近度表與各類模擬量信息權值計算模擬量總體情況指數；第二部分是處理數字量信息融合，其相近度值非零即一 ；第二層，給出模擬量權重，給出數字量權重，計算液壓機整體運行指數； 再次，判斷結論環節，先應建立液壓機狀態系統專家庫，該庫的數據處理如下液壓機各種典型狀態下的各種模擬量與數字量與健康狀態下的數據表進行數據信息比對環節後入庫，實時採集的數據經過信息比對環節後產生相近度表，將該相近度表與液壓機狀態系統專家庫中的各項信息進行相似度分析，找出該相近度表與專家庫系統中最相似的狀態，並指出其相似度數值，最終液壓機狀態結論的數值表示分為三部分液壓機總體運行指數、液壓機最相似狀態與相似度。 本發明與現有技術相比，其顯著優點(l)能夠有效的解決液壓機狀態模型的高度非線性的問題；(2)在液壓機處於不同使用狀況與健康狀況下，能夠靈活的完成液壓機狀態的評價。 下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
附圖是本發明基於多層模糊匹配算法的液壓機狀態評價方法的流程圖。
具體實施例方式
結合附圖，本發明基於多層模糊匹配算法的液壓機狀態評價方法，是根據液壓機
狀態監控原理設計而成的，通過信息比對、信息融合與判斷結論三個環節將傳感器檢測到信息綜合處理給出液壓機當前運行狀況的數值評價。信息比對負責提供實時數據相近度表，信息融合基於實時數據相近度表，為每種信號賦予權值，並進行綜合計算給出模擬量綜合指標、數字量指標、液壓機整體狀況指數。判斷結論給出液壓機狀態系統專家庫的建立方法，並基於實時數據相近度表，找出相似度最高的狀態，並給出相似度值。 本發明為三層結構信息比對、信息融合與判斷結論。首先，信息比對環節，將液壓機按工況分段處理。液壓機工作狀態一般分為靜止、快下、壓制、保壓、洩壓、回程、液壓墊頂出、退回、衝裁等。每個狀態下，所有的壓力、流量、油溫、滑塊速度、滑塊位置、液壓墊速度、位置、繼電器通斷信息是不同的，但是同一工況下這些量基本相同或具有可預計的連續變化。在每個狀態下，為所有參量建立數據特徵表，按一定採集時間採集數據並比對相應數據特徵表，計算採集結果與對應數據特徵表相應值的相近度，將所有量的相近度建立相近度表。 其次，信息融合環節分為兩層，第一層又分為兩部分，第一部分處理模擬量的信息融合，根據需要採集量的種類，分別為每種量給出權值，該權值的給出與液壓機運行歷史狀況有關，結合相近度表與各類模擬量信息權值計算模擬量總體情況指數。第二部分處理數字量信息融合，其相近度值非零即一，所以數字量總體情況指數只可能是零或者一。第二層，給出模擬量權重，給出數字量權重，計算液壓機整體運行指數。 再次，判斷結論環節，該環節首先應建立液壓機狀態系統專家庫，該庫的數據處理如下液壓機各種典型狀態下的各種模擬量與數字量與健康狀態下的數據表進行數據信息比對環節後入庫。實時採集的數據經過信息比對環節後產生相近度表，將該相近度表與液壓機狀態系統專家庫中的各項信息進行相似度分析，找出該相近度表與專家庫系統中最相似的狀態，並指出其相似度數值。最終液壓機狀態結論的數值表示分為三部分液壓機總體運行指數、液壓機最相似狀態與相似度。 本發明的信息比對環節基於液壓機狀態監控原理，即液壓機在工作狀態下，每個時刻，所有的健康狀態信息是可以事先確定的。將液壓機按工況分段處理。液壓機工作狀態一般分為靜止、快下、壓制、保壓、洩壓、回程、液壓墊頂出、退回、衝裁等。每個狀態下，所有的壓力、流量、油溫、滑塊速度、滑塊位置、液壓墊速度、位置、繼電器通斷信息是不同的，但是同一工況下這些量基本相同或具有可預計的連續變化。在每個狀態下，為所有參量建立數據特徵表，按一定採集時間採集數據並比對相應數據特徵表，計算採集結果與對應數據特徵表相應值的相近度，相近度的計算公式為 相近度=(信號實際值-信號理論值)/abs(信號實際值-信號理論值)X信號
實際值/信號理論值，-----------------------------------------------------(1) 其中abs為絕對值函數 以壓力值為例，假設實際壓力值14. 5MPa，理論壓力值為15MPa，則相近度為
壓力相近度=(14. 5-15)/abs(14. 5-15) X14. 5/15 =-0. 97，負號表徵負相近。
將所有量的相近度建立相近度表。
本發明的信息融合環節分為兩層，第一層又分為兩部分，第一部分處理模擬量的信息融合，根據需要採集量的種類，分別為每種量給出權值，該權值的給出與液壓機運行歷史狀況有關，結合相近度表與各類模擬量信息權值計算模擬量總體情況指數。第二部分處理數字量信息融合，其相近度值非零即一，所以數字量總體情況指數只可能是零或者一。第二層，給出模擬量權重，給出數字量權重，計算液壓機整體運行指數。
模擬量運行指數的計算公式為 Ad=EKiXSi/N--------------------------------------------------(2) 其中Ad表示模擬量運行指數，Ki表示第i種信號相近度，Si表示第i種信號相對於模擬量運行的權值，N表示信號的總共的種類數。
整體運行指數計算公式為 Hd = (Ad X Sa+Dd X Sd) /2-------------------------------------------(3) 其中Sa表示模擬量整體權重，Dd表示數字量相近度，Sd表示數字量整體權重。 本發明判斷結論環節，該環節首先應建立液壓機狀態系統專家庫，該庫的數據處
理如下液壓機各種典型狀態下的各種模擬量與數字量與健康狀態下的數據表進行數據信
息比對環節後入庫，數據入庫處理公式同相近度公式，如下表液壓機判斷結論表。 實時採集的數據經過信息比對環節後產生相近度表，將該相近度表與液壓機狀態
系統專家庫中的各項信息進行相似度分析，找出該相近度表與專家庫系統中最相似的狀
態，並指出其相似度數值。
相似度計算公式 M = E abs(Wi) XLi/N------------------------------------------------(4
) 其中M表示模擬量運行指數，Wi表示第i種信號相近度，Li表示第i種信號的相似度權值，N表示信號的總共的種類數，abs絕對值函數。 最終液壓機狀態結論的數值表示分為五部分液壓機總體運行指數Hd、液壓機模擬量運行指數Ad，數字量運行指數Dd，液壓機最相似狀態與相似度M。
液壓機判斷結論表
MHdDdAd相似狀態
權利要求
一種基於多層模糊匹配算法的液壓機狀態評價方法，其特徵在於分為三個環節信息比對、信息融合與判斷結論，首先，信息比對環節是將液壓機按工況分段處理，即液壓機工作狀態分為靜止、快下、壓制、保壓、洩壓、回程、液壓墊頂出、退回、衝裁，在每個狀態下，為所有參量建立數據特徵表，按時間採集數據並比對相應數據特徵表，計算採集結果與對應數據特徵表相應值的相近度，將所有量的相近度建立相近度表；其次，信息融合環節分為兩層，第一層又分為兩部分，第一部分是處理模擬量的信息融合，根據需要採集量的種類，分別為每種量給出權值，該權值的給出與液壓機運行歷史狀況有關，結合相近度表與各類模擬量信息權值計算模擬量總體情況指數；第二部分是處理數字量信息融合，其相近度值非零即一；第二層，給出模擬量權重，給出數字量權重，計算液壓機整體運行指數；再次，判斷結論環節，先應建立液壓機狀態系統專家庫，該庫的數據處理如下液壓機各種典型狀態下的各種模擬量與數字量與健康狀態下的數據表進行數據信息比對環節後入庫，實時採集的數據經過信息比對環節後產生相近度表，將該相近度表與液壓機狀態系統專家庫中的各項信息進行相似度分析，找出該相近度表與專家庫系統中最相似的狀態，並指出其相似度數值，最終液壓機狀態結論的數值表示分為三部分液壓機總體運行指數、液壓機最相似狀態與相似度。
2. 根據權利要求1所述的基於多層模糊匹配算法的液壓機狀態評價方法，其特徵在於 相近度的計算公式為相近度=(信號實際值-信號理論值)/abs(信號實際值-信號理論值)X信號實際 值/信號理論值，其中abs為絕對值函數。
3. 根據權利要求1所述的基於多層模糊匹配算法的液壓機狀態評價方法，其特徵在於 模擬量運行指數的計算公式為Ad = E Ki X Si/N，其中Ad表示模擬量運行指數，Ki表示第i種信號相近度，Si表示第 i種信號相對於模擬量運行的權值，N表示信號的總共的種類數； 整體運行指數計算公式為Hd = (AdXSa+DdXSd)/2，其中Sa表示模擬量整體權重，Dd表示數字量相近度，Sd表 示數字量整體權重。
全文摘要
本發明公開了一種基於多層模糊匹配算法的液壓機狀態評價方法，分為三個環節信息比對、信息融合與判斷結論。信息比對負責提供實時數據相近度表，信息融合基於實時數據相近度表，為每種信號賦予權值，並進行綜合計算給出模擬量綜合指標、數字量指標、液壓機整體狀況指數。判斷結論給出液壓機狀態系統專家庫的建立方法，並基於實時數據相近度表，找出相似度最高的狀態，並給出相似度值。本發明能夠有效的解決液壓機狀態模型的高度非線性的問題；在液壓機處於不同使用狀況與健康狀況下，能夠靈活的完成液壓機狀態的評價。
文檔編號G06F19/00GK101702188SQ20091003588
公開日2010年5月5日 申請日期2009年9月28日 優先權日2009年9月28日
發明者張衛, 張登峰, 曹春平, 楊國均, 苗可, 陸寶春 申請人:南京理工大學