一種冷軋液壓AGC系統故障診斷策略設計方法與流程
2023-04-25 22:23:56 2
本發明涉及系統故障診斷技術領域，尤其涉及一種軋機液壓agc系統的故障診斷策略優化技術。
背景技術：
液壓agc系統就是藉助於軋機的液壓系統，通過液壓伺服閥調節液壓缸的油量和壓力來控制軋輥位置，從而對帶鋼進行厚度自動控制的系統。值得關注的是，液壓agc系統存在多種頻發故障，如伺服值增益變化，油混空氣，負載阻尼變化，管道洩漏等傳感器故障。在液壓agc系統產生故障時,需要對整個系統進行故障排查，這種檢測方式效率低，維護成本高。
技術實現要素：
本發明的實施例提供一種軋機液壓agc系統的故障診斷策略優化技術，能夠提高軋機液壓系統的故障檢測和隔離效率，降低故障排除和維護成本。
s1、軋機系統建模，數學等效液壓agc系統的液壓缸、伺服閥、軋輥輥系、控制器、入口側測厚儀、背壓回油管道和位移傳感器，得到與所述液壓agc系統等效的數學模型，通過所述數學模型模擬故障，根據所述故障選取測試點，依據所述測試點建立所述液壓agc系統的多信號模型和故障依賴矩陣；
s2、測試點分析，計算所述測試點間的歐氏距離，通過所述歐氏距離對所述測試點進行冗餘度分析並刪除冗餘測試點，得到簡化多信號模型依賴矩陣；
s3、診斷策略設計，所述簡化多信號模型依賴矩陣加載能夠一步回溯的信息熵算法，生成所述液壓agc系統的診斷策略。
進一步的，所述故障包括：f1-伺服閥增益故障(參數ksv異常變化)；f2-油液中混入空氣(參數e0異常變化)；f3-負載阻尼變化(參數bp異常變化)；f4-洩漏故障(參數kc異常變化)；f5-位移傳感器故障(參數ks異常變化)；f6-入口側測厚儀故障(參數k1異常變化)；f7-出口側測厚儀故障(參數k2異常變化)。
進一步的，所述測試點包括：t1-伺服放大器輸入電壓、t2-伺服閥的空載流量、t3-軋制力、t4-液壓缸位移、t5-出口厚度、t6-位移傳感器輸出、t7-入口側測厚儀輸出、t8-出口側測厚儀輸出。
進一步的，在所述s1中，建立所述故障依賴矩陣包括：
測算所述測試點的歐幾裡得距離，根據區間劃分策略得到所述測試點的故障模式特徵值，所述故障模式特徵值構成所述故障依賴矩陣。
進一步的，所述區間劃分策略包括：
l＜1，所述故障模式特徵值標定為0；
1≤l＜100，所述故障模式特徵值標定為1；
100≤l＜1000，所述故障模式特徵值標定為2；
l≥1000，所述故障模式特徵值標定為3；
其中，l是所述測試點的歐幾裡得距離。
進一步的，在所述s2中，所述冗餘度分析，包括：
計算待測測試點與其他所述測試點的歐氏距離，若所述待測測試點與其他所述測試點之間的歐式距離相同，則所述待測測試點為冗餘測試點。
具體描述為：如果d(t1,ti)＝d(t2,ti)＝...＝d(tj,ti)＝...d(tn,ti)，或者(tp,tq)＝0(i≠j,p≠q)，那麼ti是冗餘測試，或者tp、tq是冗餘測試，d(tj，ti)表示測試tj與測試ti之間的歐氏距離，其中，i，p，q＝1,2,3…8。
進一步的，在s3中，所述診斷策略設計包括：
ss1、將故障狀態集f設置為根節點，定義變量x，定義測試點集為變量t,生成故障診斷樹；
ss2、對x分別施加可選測試，測試tj將故障狀態集x劃分為
其中，0≤a≤3,j＝1,2,3…8，i＝1,2,3…7；
ss3、根據信息熵算法，即公式(2)，從所述可選測試中選出具有最大單位信息增益的測試，記為tj′，
根據公式(2)的信息熵算法，由故障診斷樹的左至右，生成由xja出發的子樹，所述子樹對應一個故障狀態子集，計算所述故障診斷樹中每個所述故障狀態子集的期望測試代價h(xja)
ss4、計算所述測試點tj的測試代價
ss5、選出所述中最小測試代價值對應的測試點，記為tj″；
ss6、根據tj″對故障狀態集x進行重新劃分，從左至右，分別令tj″的子集為待劃分的測試集，重複步驟ss2—ss5，選出下一步具有最小測試代價的測試，如果所述最小測試代價的測試和ss3中的tj′相同，則執行步驟ss7；否則，計算tj″的子集的期望測試代價，並向上回溯給測試點tj″，重新計算並更新測試點tj″的測試代價，並選出具有最小測試代價的測試，記為t*；
ss7、令t*的子集為x，變量t包含了除t*外其他測試，運行上述算法，直到x不再可分，即x中只包含一種故障狀態。
本發明的有益效果：本發明提出的故障診斷策略無需對整個系統的進行故障排查，故障檢測和隔離任務效率高，測試費用成本低。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
圖1是液壓agc系統的仿真模型；
圖2是故障診斷策略算法的流程圖；
圖3是液壓agc系統的故障診斷策略圖；
圖4是液壓agc系統的故障診斷策略圖生成過程圖解；
圖5是圖4的局部圖；
圖6是圖4的局部圖；
圖7是圖4的局部圖；
圖8是圖4的局部圖。
具體實施方式
為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。
本發明實施例提供一種冷軋液壓agc系統故障診斷策略優化方法，包括：
為了便於本領域技術人員的理解，下面結合實例與附圖對本發明作進一步的說明，實施方式提及的內容並非對本發明的限定。
本發明的目的在於提供一種冷軋液壓agc系統故障診斷策略優化方法。
為實現上述目的，本發明的一種冷軋液壓agc系統診斷策略優化設計方法包括如下步驟：
s1、軋機系統建模，數學等效液壓agc系統的液壓缸、伺服閥、軋輥輥系、控制器、入口側測厚儀、背壓回油管道和位移傳感器，得到與所述液壓agc系統等效的數學模型，通過所述數學模型模擬故障，根據所述故障選取測試點，依據所述測試點建立所述液壓agc系統的多信號模型和故障依賴矩陣，其中，所述故障包括：f1-伺服閥增益故障(參數ksv異常變化)；f2-油液中混入空氣(參數e0異常變化)；f3-負載阻尼變化(參數bp異常變化)；f4-洩漏故障(參數kc異常變化)；f5-位移傳感器故障(參數ks異常變化)；f6-入口側測厚儀故障(參數k1異常變化)；f7-出口側測厚儀故障(參數k2異常變化)，所述測試點包括：f1-伺服閥增益故障(參數ksv異常變化)；f2-油液中混入空氣(參數e0異常變化)；f3-負載阻尼變化(參數bp異常變化)；f4-洩漏故障(參數kc異常變化)；f5-位移傳感器故障(參數ks異常變化)；f6-入口側測厚儀故障(參數k1異常變化)；f7-出口側測厚儀故障(參數k2異常變化)；
s2、測試點分析，計算所述測試點間的歐氏距離，通過所述歐氏距離對所述測試點進行冗餘度分析並刪除冗餘測試點，得到簡化多信號模型依賴矩陣，其中，所述測試點的歐幾裡得距離為l，根據區間劃分策略得到所述測試點的故障模式特徵值，
l＜1，偏離正常值很小，微小變化，所述故障模式特徵值標定為0；
1≤l＜100，偏離正常值較小，輕微變化，所述故障模式特徵值標定為1；
100≤l＜1000，偏離正常值較大，明顯變化，所述故障模式特徵值標定為2；
l≥1000，偏離正常值很大，顯著變化，所述故障模式特徵值標定為3；
所述故障模式特徵值構成所述故障依賴矩陣，如表1所示，
表1液壓agc系統的依賴矩陣
分別求某一個測試點與其他測試點的歐氏距離，若該測試點與其他測試點之間的歐式距離相同，則該測試點為冗餘測試點，需要刪除該測試點，
具體描述為：如果d(t1,ti)＝d(t2,ti)＝...＝d(tj,ti)＝...d(tn,ti)，或者(tp,tq)＝0(i≠j,p≠q)，各個測試點之間的歐氏距離如表2所示，表中，測試t3與其他測試點之間的歐氏距離相同，刪除測試點t3之後的簡化多信號模型依賴矩陣如表3所示；
表2八個測試點之間的冗餘測試分析
表3簡化多信號模型依賴矩陣
s3、診斷策略設計，所述簡化多信號模型依賴矩陣加載能夠一步回溯的信息熵算法，生成所述液壓agc系統的診斷策略，其中，診斷策略流程圖如圖2所示，包括：
ss1、將故障狀態集f設置為根節點，定義變量x，定義測試點集為變量t,生成故障診斷樹；
ss2、對x分別施加可選測試，測試tj將故障狀態集x劃分為
其中，0≤a≤3,j＝1,2,3…8，i＝1,2,3…7；
ss3、根據信息熵算法,即公式(2)，從所述可選測試中選出具有最大單位信息增益的測試，記為tj′，
根據公式(2)的信息熵算法，由故障診斷樹的左至右，生成由xja出發的子樹，所述子樹對應一個故障狀態子集，計算所述故障診斷樹中每個所述故障狀態子集的期望測試代價h(xja)
ss4、計算所述測試點tj的測試代價
ss5、選出所述中最小測試代價值對應的測試點，記為tj″；
ss6、根據tj″對故障狀態集x進行重新劃分，從左至右，分別令tj″的子集為待劃分的測試集，重複步驟ss2—ss5，選出下一步具有最小測試代價的測試，如果所述最小測試代價的測試和ss3中的tj′相同，則執行步驟ss7；否則，計算tj″的子集的期望測試代價，並向上回溯給測試點tj″，重新計算並更新測試點tj″的測試代價，並選出具有最小測試代價的測試，記為t*；
ss7、令t*的子集為x，變量t包含了除t*外其他測試，運行上述算法，直到x不再可分，即x中只包含一種故障狀態。
綜上，本發明的有益效果如下：
(1)在測試點之間進行冗餘度分析，對測試點之間的歐氏距離進行度量，去除冗餘測試，縮短了算法的運行時間，提高了算法的運行效率。
(2)本發明提出的故障診斷策略考慮了測試費用的影響，花費儘可能少的測試費用完成故障檢測和隔離任務，對減少系統的故障診斷時間、系統的維修人力、器材和報帳費用，提高系統的完好性等方面具有重要意義。
本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於設備實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。