[发明专利]液压设备多源诊断信息获取实验装置及其实验方法

权利要求书

1.一种液压设备多源诊断信息获取实验装置的实验方法，该方法采用液压设备多源诊断信息获取实验装置对液压设备进行多源动态信息获取、状态监测及故障控制；

所述的液压设备多源诊断信息获取实验装置包括变量柱塞泵(1)、齿轮泵(2)，第一变频电机(3)、第二变频电机(4)、第一吸油过滤器(6-1)、第二吸油过滤器(6-2)、第一节流截止阀(7-1)、第二节流截止阀(7-2)、第三节流截止阀(7-3)、第四节流截止阀(7-4)、第五节流截止阀(7-5)、第一电磁溢流阀(8-1)、第二电磁溢流阀(8-2)、电磁比例溢流阀(9)、第一压力表(10-1)、第二压力表(10-2)、蓄能器(11)、第一组合传感器(12)、三位四通电磁换向阀(13)、液压马达(14)、第二组合传感器(15)和冷却器(16)；其中：

齿轮泵(2)、第一吸油过滤器(6-1)、第一截止阀(7-1)、第二变频电机(4)和第一压力表(10-1)构成第一支路，第一支路上并联有第一电磁溢流阀(8-1)，第二变频电机(4)的三相输入电流和电压通过第一电流和电压传感器(19-1)测量，第二变频电机(4)和齿轮泵(2)的振动通过安装在第一弹性联轴器(5-1)垂直和水平方向的第一电涡流位移传感器(18-1)测量；

变量柱塞泵(1)、第二吸油过滤器(6-2)、第二节流截止阀(7-2)、第一变频电机(3)和第二压力表(10-2)构成第二支路，第二支路上并联有第二电磁溢流阀(8-2)，第一变频电机(3)的三相输入电流和电压通过第二电流和电压传感器(19-2)测量；第一变频电机(3)和变量柱塞泵(1)的振动通过安装在第二弹性联轴器(5-2)垂直和水平方向的第二电涡流位移传感器(18-2)测量；

第一支路上连接第三节流截止阀(7-3)，该第三节流截止阀(7-3)的开/闭可以使第一、第二支路处于单独工作或联合工作状态，实现齿轮泵(2)和变量柱塞泵(1)单独或同时供油；

液压马达(14)的转速由传感器(17)测量，液压马达(14)与三位四通电磁换向阀(13)连接，三位四通电磁换向阀(13)的压力油路与第一支路的变量柱塞泵(1)连接以及与第二支路上的第三节流截止阀(7-3)相连；在三位四通电磁换向阀(13)的压力油路上，连接第一组合传感器(12)和第四节流截止阀(7-4)，其中，第四节流截止阀(7-4)与蓄能器(11)相连，在三位四通电磁换向阀(13)的回油油路上，连接电磁比例溢流阀(9)、第五节流截至阀(7-5)、第二组合传感器(15)和冷却器(16)；

所述的液压马达(14)的转向由三位四通电磁换向阀(13)确定，液压马达(14)的负荷由电磁比例溢流阀(9)调定；

所述的第一组合传感器(12)由第一流量传感器(12-1)、第一应变式压力传感器(12-2)、第一温度传感器(12-3)、第一压力波动传感器(12-4)和压差式压力传感器(12-5)组成；

所述的第二组合传感器(15)由第二温度传感器(15-1)，第二压力波动传感器(15-2)，第二应变式压力传感器(15-3)和第二流量传感器(15-4)组成；

其特征在于，该液压设备多源诊断信息获取实验装置对液压设备进行多源动态信息获取、状态监测及故障控制具体包括下列步骤：

1)通过调节齿轮泵(2)和变量柱塞泵(1)的进油口的第一节流截止阀(7-1)和第二节流截止阀(7-2)的开度，模拟液压装置含气量的正常、轻微、严重3个等级，按下第二变频电机(4)的启动按钮，单独启动齿轮泵(2)；打开第三节流截止阀(7-3)和第五节流截止阀(7-5)，关闭第二节流截止阀(7-2)，按下齿轮泵(2)的加载按钮，第一电磁溢流阀(8-1)上电，第一压力表(10-1)显示压力值；打开电磁换向阀(13)，液压马达(14)开始旋转；用第一组合传感器(12)中的第一压力波动传感器(12-4)采集不同压力下含气量变化时的压力波动信号；

2)按下第一变频电机(3)的启动按钮，单独启动变量柱塞泵(1)；打开第五节流截止阀(7-5)，关闭第三节流截止阀(7-3)，按下变量柱塞泵(2)的加载按钮，第二电磁溢流阀(8-2)上电，第二压力表(10-2)显示压力值；打开电磁换向阀(13)，液压马达(14)开始旋转；用第一组合传感器(12)中的第一压力波动传感器(12-4)采集变量柱塞泵(1)单独工作时不同压力下含气量变化时的压力波动信号；

3)打开第一节流截止阀至第五节流截止阀(7-1、7-2、7-3、7-4、7-5)，按下第一变频电机(3)和变频第二电机(4)的启动按钮，同时启动齿轮泵(2)和变量柱塞泵(1)；首先按下变量柱塞泵(1)的加载按钮，第二电磁溢流阀(8-2)上电，第一压力表(10-2)显示压力值，然后按下齿轮泵(2)的加载按钮，第一电磁溢流阀(8-1)上电，设定压力与变量柱塞泵(1)相同；打开电磁换向阀(13)，液压马达(14)开始旋转；用第一组合传感器(12)中的第一压力波动传感器(12-4)采集齿轮泵(2)和变量柱塞泵(1)同时供油时不同压力下的含气量变化时的压力波动信号；

4)采用小波包对油压波动信号进行能量特征提取，再用RBF神经网络对正常、轻微、严重3种含气量状态下的油压信号能量特征进行训练和检验，计算并判断对应的油液含气量等级；

所述的对油压波动信号进行能量特征提取，利用RBF神经网络对正常、轻微、严重3种含气量状态下的油压波动信号能量特征进行训练和检验后，液压设备多源诊断信息获取及融合方法再按如下方式进行：

A、对从实验装置中获取的流体压力波动信号进行特征分析，融合从电机电流、功率、振动，油液流量和温度信号提供的特征信息，建立输入信息空间X；

B、用自组织特征映射神经网络把输入模式空间X无监督地映射到聚类融合空间C中，映射后其维数比输入模式空间维数大为减少，并同时兼有聚类分析和信息融合的作用；

C、将液压系统故障类型划分为：效率低、油液污染、吸气、泄漏、油泵故障、溢流阀失效、电机故障、机械故障8大类；利用综合知识和全局数据库提供的专家领域知识和推理知识对聚类融合空间进行有监督的划分，即将聚类融合空间映射到故障类别空间。