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01起重创新

随车起重机变幅液压系统故障诊断研究

魏苏杰

大连理工大学

科学技术的不断发展促进包括工程机械在内的重大装备趋于智能化,为保证其可靠性,设备的健康检测成为研究热点。液压系统作为工程机械的主要组成部分,保证其在运行过程中的可靠性显得尤为重要。目前,对于液压健康检测的研究,主要有基于知识、数据驱动、基于物理模型的三种常用方法,基于知识的健康检测方法适合定性推理,要求有较高的经验及知识储备,基于数据驱动的健康检测方法要求有大量的故障或全寿命周期数据。鉴于两种方法的局限性,基于模型的液压系统的健康检测方法有明显优势,利用获得的系统精确的数学模型,进行系统的健康检测。

本文以随车起重机变幅液压系统为研究对象,首先分析变幅液压系统的故障特征,提出典型故障的模拟与注入方案,通过仿真验证所提方案的可行性;其次分析功率键合图和解析冗余关系理论,提出键合图与解析冗余关系相结合的基于模型的故障诊断方法,为验证方法的可行性,进一步搭建基于Simulink的故障诊断仿真模型,验证所提故障诊断方法的合理性。论文的主要研究如下:

（1）分析随车起重机结构组成和液压系统工作原理,对变幅液压系统典型故障的机理进行研究,制定各故障的模拟与注入方案,利用AMESim软件建立故障仿真模型,从而验证所提出的故障模拟方案的可行性;

（2）采用功率键合图建模方法,根据液压原理和各故障模拟方案,建立变幅液压系统有无故障的键合图模型,并建立各结点本构关系方程;

（3）基于解析冗余理论的基本原理,提出与键合图相结合的基于模型的故障诊断方法,主要包括:残差生成、残差估计及故障诊断三个环节;

（4）将基于模型的故障诊断方法应用到变幅液压系统换向阀卡死的故障诊断中。在Simulink中搭建故障诊断仿真模型,通过控制部分注入故障信息,故障诊断结果与注入信息的一致性,来验证故障诊断方法的合理性;

（5）在随车起重机实验台上设计换向阀卡死故障实验,通过实验曲线与仿真曲线对比,验证故障诊断仿真模型的合理性,进一步验证故障诊断结果的可信度。

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