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非等间隔数据的电液伺服机构故障检测方法

孔祥玉 王子文 周志杰 刘美枝 张晨

孔祥玉,王子文,周志杰,等. 非等间隔数据的电液伺服机构故障检测方法[J]. 北京航空航天大学学报,2026,52(7):2239-2250
引用本文: 孔祥玉,王子文,周志杰,等. 非等间隔数据的电液伺服机构故障检测方法[J]. 北京航空航天大学学报,2026,52(7):2239-2250
Kong X Y,Wang Z W,Zhou Z J,et al. Fault detection method of electric-hydraulic servo actuator for non-equal interval data[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2026,52(7):2239-2250 (in Chinese)
Citation: Kong X Y,Wang Z W,Zhou Z J,et al. Fault detection method of electric-hydraulic servo actuator for non-equal interval data[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2026,52(7):2239-2250 (in Chinese)

非等间隔数据的电液伺服机构故障检测方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2024.0317
基金项目: 

国家自然科学基金(62273354,62227814,61833016)

详细信息
    通讯作者:

    E-mail:xiangyukong@126.com

  • 中图分类号: V328.5

Fault detection method of electric-hydraulic servo actuator for non-equal interval data

Funds: 

National Natural Science Foundation of China (62273354,62227814,61833016)

More Information
  • 摘要:

    故障检测技术是保障电液伺服机构(EHSA)安全稳定运行的重要技术。由于电液伺服机构存在检测次数有限、检测时间间隔不相等的问题,直接运用这类检测数据结合现有算法对其进行故障检测可能导致模型性能下降、检测准确率降低。为解决该问题,提出一种基于非等间隔数据的电液伺服机构故障检测方法。运用M-H算法结合同批次不同设备的电液伺服机构历史检测数据,将设备的历史检测数据等间隔化;运用核主成分分析(KPCA)方法分析主成分之间的差异,构建统计量,进行故障检测,利用贡献图法分析故障相关指标。所提方法在数据不等间隔且数量有限的情况下,具有较高的故障检测率。通过某型电液伺服机构的历史检测数据,验证了所提方法的有效性。

     

  • 图 1  电液伺服机构回路构成[1,20]

    Figure 1.  Loop configuration of EHSA[1,20]

    图 2  电液伺服机构主要部件

    Figure 2.  Main component of EHSA

    图 3  非等间隔数据处理模型

    Figure 3.  Non-equal interval data processing model

    图 4  基于KPCA方法的故障检测模型

    Figure 4.  Fault detection model based on KPCA method

    图 5  基于M-H算法的数据等间隔化结果

    Figure 5.  Results of equal interval data based on M-H algorithm

    图 6  基于线性插补法的数据等间隔化结果

    Figure 6.  Results of equal interval data based on linear interpolation method

    图 7  基于线性插补法的数据等间隔化结果概率密度分布

    Figure 7.  Probability density distribution of data equidistantization results based on linear interpolation method

    图 8  部分指标检测数据等间隔化结果

    Figure 8.  Interinterval results of some index detection data

    图 9  部分指标检测数据等间隔处理前后自相关系数

    Figure 9.  Autocorrelation coefficient before and after interval processing of some index detection data

    图 10  部分指标检测数据概率密度分布

    Figure 10.  Probability distribution of partial index detection data

    图 11  故障检测结果示意图

    Figure 11.  Schematic diagram of fault detection results

    图 12  对比实验结果示意图

    Figure 12.  Schematic of results of comparative experiment

    图 13  T2统计量的指标贡献图

    Figure 13.  Index contributions of T2 statistic

    表  1  常见故障及其检测指标的体现

    Table  1.   Embodiment of common faults and their detection indicators

    部件主要故障原因主要指标体现
    电机受潮或多余物堆积等绝缘检查不通过
    电枢润滑条件劣化电机电流过大
    油泵泵入口压力低、
    油密封性差、
    泵流量不足等
    建压时间过长
    频率特性相位滞后过大
    暂态特性时间过长
    油密封检查不通过
    蓄能器活塞密封圈故障充气压力小于标准值
    非工作状态油面电压过高
    建压时间过长
    外密封性故障油密封检查不通过
    增压
    油箱
    油箱密封性不佳导致泄漏非工作状态油面电压过低
    非工作状态泵入口压力过小
    油箱加压弹簧或活塞故障非工作状态泵入口压力过小
    反馈
    电位计
    电阻性能劣化零位电压过大
    电位计分阻之差过大
    电液
    伺服阀
    及作动筒
    活塞故障、
    反馈电位计故障、
    作动筒故障、
    力矩马达故障、
    滑阀故障、
    喷嘴挡板阀故障
    零位电压过大
    最大摆角过小
    位置特性相对误差过大
    暂态特性时间过长
    频率特性相位滞后过大
    回环宽度过大
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    表  2  差异分析

    Table  2.   Variance analysis

    缺失率/% z, p
    线性插补法 M-H算法
    10 (0, 0.9160 (0, 0.9844
    20 (0, 0.8670 (0, 0.9499
    30 (0, 0.8355 (0, 0.8908
    40 (0, 0.7799 (0, 0.8225
    50 (0, 0.6454 (0, 0.7765
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-15
  • 录用日期:  2024-07-26
  • 网络出版日期:  2024-08-27
  • 整期出版日期:  2026-07-31

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