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专利号: 2022110441433
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多余度电静压伺服机构故障诊断方法,其特征在于,包括:构建多余度电静压伺服机构的键合图模型;

基于所述多余度电静压伺服机构的键合图模型,确定所述多余度电静压伺服机构的冗余关系式并建立故障特征矩阵;

基于所述冗余关系式和所述故障特征矩阵,确定针对所述多余度电静压伺服机构故障的敏感参数;

通过3σ原则确定所述多余度电静压伺服机构冗余关系式的残差阈值;

在所述冗余关系式的残差大于所述冗余关系式的残差阈值的情况下,根据系统参数对所述冗余关系式的残差的贡献度,对所述多余度电静压伺服机构进行故障定位;

其中,所述构建多余度电静压伺服机构的键合图模型具体包括:根据所述多余度电静压伺服机构的工作原理、结构组成和能量传递特性构建所述多余度电静压伺服机构的键合图模型;

其中,所述键合图模型的自定义变量表征所述多余度电静压伺服机构的能量传递关系;

其中,所述基于所述多余度电静压伺服机构的键合图模型,确定所述多余度电静压伺服机构的冗余关系式并建立故障特征矩阵具体包括:根据所述键合图模型中流入节点和流出节点的流量代数和相同对所述多余度电静压伺服机构键合图模型中的每一个节点方程进行化简,得到第一方程组;

根据所述键合图模型中广义变量的系统状态方程得到第二方程组;

根据所述第二方程组确定所述多余度电静压伺服机构的冗余关系式;

根据所述第一方程组和第二方程组得到所述故障特征矩阵;

其中,通过3σ原则确定所述多余度电静压伺服机构冗余关系式的残差的置信区间具体为:(‑3σ,3σ),所述残差阈值具体为‑3σ与3σ;

其中,在所述冗余关系式的残差大于所述冗余关系式的残差阈值的情况下,根据系统参数对所述冗余关系式的残差的贡献度,对所述多余度电静压伺服机构进行故障定位具体包括:通过控制变量法确定每个所述系统参数对所述冗余关系式的残差的贡献度;

根据所述贡献度的高低确定第一系统参数,所述第一系统参数为所述贡献度排名前

50%的系统参数;

在所述冗余关系式的残差超过预设阈值的情况下,确定所述第一系统参数对应的结构出现故障。

2.根据权利要求1所述的多余度电静压伺服机构故障诊断方法,其特征在于,所述基于所述冗余关系式和所述故障特征矩阵,确定针对所述多余度电静压伺服机构故障的敏感参数具体为:根据所述冗余关系式和所述故障特征矩阵,确定所述多余度电静压伺服机构的系统参数;

在所述系统参数的数量级大于预设数量级的情况下,确定所述系统参数为所述敏感参数。

3.一种多余度电静压伺服机构故障诊断装置,其特征在于,包括:模型构建模块,用于构建多余度电静压伺服机构的键合图模型;

冗余关系式和矩阵建立模块,用于基于所述多余度电静压伺服机构的键合图模型,确定所述多余度电静压伺服机构的冗余关系式并建立故障特征矩阵;

敏感参数确定模块,用于基于所述冗余关系式和所述故障特征矩阵,确定针对所述多余度电静压伺服机构故障的敏感参数;

残差阈值确定模块,用于通过3σ原则确定所述多余度电静压伺服机构冗余关系式的残差阈值;

故障诊断模块,用于在所述冗余关系式的残差大于所述冗余关系式的残差阈值的情况下,根据系统参数对所述冗余关系式的残差的贡献度,对所述多余度电静压伺服机构进行故障定位;

其中,所述模型构建模块具体用于:

根据所述多余度电静压伺服机构的工作原理、结构组成和能量传递特性构建所述多余度电静压伺服机构的键合图模型;

其中,所述键合图模型的自定义变量表征所述多余度电静压伺服机构的能量传递关系;

其中,所述冗余关系式和矩阵建立模块包括:

节点方程化简子模块,用于根据所述键合图模型中流入节点和流出节点的流量代数和相同对所述多余度电静压伺服机构键合图模型中的每一个节点方程进行化简,得到第一方程组;

系统状态方程建立子模块,用于根据所述键合图模型中广义变量的系统状态方程得到第二方程组;

冗余关系式确定子模块,用于根据所述第二方程组确定所述多余度电静压伺服机构的冗余关系式;

故障特征矩阵确定子模块,用于根据所述第一方程组和第二方程组得到所述故障特征矩阵;

其中,通过3σ原则确定所述多余度电静压伺服机构冗余关系式的残差的置信区间具体为:(‑3σ,3σ),所述残差阈值具体为‑3σ与3σ;

所述故障诊断模块包括:

贡献度确定子模块,用于通过控制变量法确定每个所述系统参数对所述冗余关系式的残差的贡献度;

第一系统参数确定子模块,根据所述贡献度的高低确定第一系统参数,所述第一系统参数为所述贡献度排名前50%的系统参数;

故障结构确定子模块,用于在所述冗余关系式的残差超过预设阈值的情况下,确定所述第一系统参数对应的结构出现故障。

4.根据权利要求3所述的多余度电静压伺服机构故障诊断装置,其特征在于,所述敏感参数确定模块包括:系统参数确定子模块,用于根据所述冗余关系式和所述故障特征矩阵,确定所述多余度电静压伺服机构的系统参数;

敏感参数确定子模块,用于在所述系统参数的数量级大于预设数量级的情况下,确定所述系统参数为所述敏感参数。