[发明专利]一种基于驱动端电流检测的高速开关阀故障诊断方法

说明书

技术领域：

本发明属于液压系统故障诊断领域，涉及一种高速开关阀故障诊断方法，尤其涉及一种利用检测驱动端电流，小波包分解对信号重构，能量-故障诊断方法和BP神经网络模式识别的方法。

背景技术：

高速开关阀是一种新型的电液数字阀，通过调节阀口的开/关时间改变通过的平均流量。它具有快速的切换能力，以及价格低廉，抗污染性强，重复精度高，采用脉冲信号进行调节等优点，实现了计算机控制技术和液压流体技术的结合，广泛应用于速度、位置、力等多种控制场合。作为液压系统的关键部件，其性能和安全性将直接影响到系统的可靠性，其中对高速开关阀的特性检测大多采用激光位移传感器、力传感器，这些检测设备操作复杂，传感器昂贵，增大了检测成本，且只是对高速开关阀的的特性参数进行定量检测，并没有对高速开关阀的状态进行定性分析。本发明针对高速开关阀的故障诊断方法没有查到相关文献。

发明内容：

针对上述现有技术状况，本发明的目的在于：提供一种基于驱动端电流检测的高速开关阀故障检测方法。

现将本发明构思及技术解决方案叙述如下：

本发明一种基于驱动端电流检测的高速开关阀故障诊断方法的基本发明构思是，搭接实验系统，设置实验系统特征阀，根据提取的特征曲线和特征向量，通过小波包对信号进行重构;采用能量-故障的诊断方法提取信号特征值：最后利用已有的数据训练BP神经网络，对数据进行故障分类(如图1所示)，具体步骤如下：

步骤1：搭接实验系统

步骤1.1：所述的搭接实验系统由高速开关阀、推杆机构、数据采集卡、电流传感器构成；所述的高速开关阀由衔铁、衔铁管、线圈、极靴、阀体、顶杆、出油口、球阀、进油口构成；所述的推杆机构由固定架、顶杆、压缩弹簧、螺母构成；

步骤1.2：数据采集卡的AO输出提供高速开关阀的控制信号，设定频率为5～15HZ，占空比为40～60％，方波信号经放大后作用于高速开关阀；

步骤1.3：将电流传感器的霍尔电流传感器串接入驱动端，由采集卡的端口采集电流值；

步骤2：分析高速开关阀驱动端电流特性;

步骤3：通过椎杆机构的机械堵死来设置高速开关阀阀芯卡死故障；所述的机械堵死是指螺母13拧紧在顶杆11上时的状态；

步骤4：根据步骤1.3采集的电流值，采用小波包信号重构和能量-故障的诊断方法，提取信号特征向量：

步骤4.1采集两种状态下的驱动端电流各30～40组数据，并求得电流变化率作为特征曲线，用于神经网络的训练；另外每种类型再采集30～40组数据用于BP神经网络的测试；

步骤4.2对特征曲线进行三层小波包分解，提取第三层从低频到高频8个频率成分的信号特征，如图2所示；

步骤4.3：对小波包分解系数进行重构，提取各频带范围的信号特征(见图9)；

步骤4.4：提取各个频带信号的总能量，各层能量为元素进行归一化处理，利用能量-故障的诊断方法，提取有差异的层能量值，构造特征向量(见表1);

步骤4.4.1：采用小波包信号分解时正交分解，遵循能量守恒原理，用E(t)表示信号的能量，有如下关系：