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推进技术 2023年第12期44卷 164-173页

作者：但志宏张松王彬常睿刘威中国航发四川燃气涡轮研究院高空模拟技术重点实验室四川绵阳621703 南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

面向高空台进气压力调节系统试验和维护需求,提出了一种基于滑模观测器的执行机构故障诊断方法。考虑特种调节阀的流量-压差气动特性对执行机构外负载作用机制,建立了电液伺服执行机构的非线性模型。由其识别出最佳估计数学模型,以获得... 详细信息

面向高空台进气压力调节系统试验和维护需求,提出了一种基于滑模观测器的执行机构故障诊断方法。考虑特种调节阀的流量-压差气动特性对执行机构外负载作用机制,建立了电液伺服执行机构的非线性模型。由其识别出最佳估计数学模型,以获得自适应滑模观测器。分析确定不同故障对应伺服阀或液压缸的主导特征参数,据此选择可观测状态量且结合自适应阈值进行判断某部件是否发生故障,仿真验证该观测器对典型故障的诊断效果。结果表明,基于自适应滑模观测器的故障诊断方法可实现对进气压力调节系统中电液伺服执行机构典型液压、机械、电气故障的诊断和定位,诊断准确率达91%以上。

关键词：进气压力调节系统特种调节阀电液伺服执行机构自适应滑模观测器故障诊断

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某压力调节系统执行机构典型故障诊断方法

某压力调节系统执行机构典型故障诊断方法

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作者：岳壮西南科技大学

学位级别：硕士

进气压力控制系统的电液伺服执行机构是高空模拟试车台(简称高空台)重要组成部分。高空台电液伺服系统是集机械、液压和电气为一体的复杂非线性系统,故障机理相对复杂,判断故障发生位置及原因比较困难。同时电液伺服执行机构的故障诊断... 详细信息

进气压力控制系统的电液伺服执行机构是高空模拟试车台(简称高空台)重要组成部分。高空台电液伺服系统是集机械、液压和电气为一体的复杂非线性系统,故障机理相对复杂,判断故障发生位置及原因比较困难。同时电液伺服执行机构的故障诊断直接决定进气压力控制系统的试验效率,因此,设计一种有效的故障诊断方法具有非常重要的意义。本文针对电液执行机构性能退化而导致进气系统控制品质降低或者情况严重时威胁进气系统安全运行的问题,开展基于联合仿真的自适应鲁棒滑模观测器故障诊断方法研究。主要研究内容如下:(1)系统执行机构模型构建及典型故障分析。首先,通过对射流管伺服阀的结构和工作原理进行分析,完成了力矩马达、衔铁-反馈杆组件及射流管放大器的数学建模。然后,进一步利用AMESim二次开发软件AMESet结合数学模型完成了射流管放大器及衔铁-反馈杆组件的子模型设计,并在AMESim中完成了射流管伺服阀及液压缸模型的建立和仿真分析。最后,在故障分析方面,通过分析射流管伺服阀和液压缸组件故障的类型、机理和表现,明确了故障的复杂性。在AMESim整阀模型中注入典型故障并再现故障,进一步验证了模型的有效性。(2)某进气调节系统电液伺服执行机构故障诊断方法研究。针对系统模型不确定性和外界干扰,提出自适应鲁棒滑模观测器电液伺服执行机构故障诊断方法。首先基于电液伺服执行机构的机理模型设计了鲁棒滑模观测器,利用观测器的输出估计与系统模型的实际输出进行比较生成残差,通过残差的变化进行故障诊断。然后,采用自适应阈值,减少故障检测的虚警率和漏警率。最后进行故障决策设计,利用一组滑模观测器,实现对执行机构典型故障的诊断。(3)基于联合仿真的自适应鲁棒滑模观测器故障诊断仿真验证。首先,结合AMESim模型和MATLAB诊断模型建立联合仿真故障诊断平台。然后,设置高空台电液伺服系统滑阀卡滞、液压缸泄漏、电气断路三种典型故障,进行自适应鲁棒滑模观测器诊断算法的仿真验证。最后,将滑阀位移、活塞杆速度、液压缸左腔压力三个滑模观测器的输出与执行机构模型的实际输出进行比较生成残差,通过残差的变化完成故障诊断。

关键词：压力调节系统典型故障诊断电液伺服执行机构滑模观测器联合仿真

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