全局解析冗余关系的混杂系统模式跟踪

针对混杂系统同时具有连续和离散的运动规律和演化机制,提出一种基于全局解析冗余关系的混杂系统模式跟踪方法.建立混杂系统键合图模型并转化为诊断键合图模型,根据诊断键合图得到系统的全局解析冗余关系和模式变化特征矩阵.利用模式变化特征向量和开关元件导通与关断时开关两端的电压电流变化特征,实现模式变化了的开关元件定位.最后利用Matlab软件对该方法进行仿真实验,实验结果表明基于全局解析冗余关系的混杂系统模式跟踪方法是有效的.     

CRH 5型动车组牵引部件键合图建模及故障注入

CRH 5型动车组牵引部件具有非线性、多能域等特点,不易获取准确的系统级机理模型,而基于数据的建模方法又很难描述系统的拓扑结构和元件间的因果关系.利用键合图建模理论多能域、图形化的特点,建立与实际物理系统相吻合的牵引电动机和齿轮箱级联系统的键合图模型;研究牵引电动机常见故障的注入,在键合图中模拟电动机定子绕组短路故障,分析故障下机-电能域间的交互影响,展示键合图建模在故障传播分析和故障诊断方面的应用前景.仿真结果验证正常和故障工况下键合图模型的准确性.     

机械系统开关类元件的混合键合图建模

针对键合图难以表达机械系统开关类元件的非线性动力学问题,以常见的干摩擦、间隙接触碰撞副和单向不可逆传动为研究对象,通过分析其作用机理,引入开关类量的混合键合图建模方法,运用功率结型结构(简称SPG)概念,提出一种新的开关类元件键合图建模方法和键合图模型。以包含干摩擦、间隙接触碰撞副和单向不可逆传动的机械系统为例,根据开关类元件的键合图模型,结合机械传动的工作原理,建立整个系统的键合图模型,提取其状态方程,并通过仿真计算予以验证。研究结果表明:该模型不仅可以统一表达开关类元件在系统不同工作模式下的动力学特性,而且其因果关系在系统处于任何运动状态时均保持不变;仿真结果验证了建模方法正确、可行。     

大功率逆变器的键合图模型及故障诊断方法

大功率逆变器是风力发电机组中主要的变流装置之一,也是故障发生比较多的装置.提出将键合图与解析冗余方法相结合的故障诊断方法,建立元器件的键合图故障诊断模型、故障解析冗余关系及特征矩阵,通过观测矩阵和特征矩阵的对比,进行系统的故障检测.在20-sim软件中的仿真实验结果表明该方法对于大功率逆变器的故障诊断具有良好的便捷性和有效性.     

混杂系统基于诊断键合图的模式跟踪

根据能量守恒定律构建系统的功率表达式,对混杂系统进行模式识别与跟踪.首先对混杂系统进行键合图建模,对系统的每个疑似模式构造其诊断键合图模型并推导功率表达式.通过分析诊断键合图产生的残差,判断混杂系统的当前运行模式.最后利用20-sim键合图仿真软件进行仿真实验,结果表明混杂系统基于诊断键合图的模式跟踪方法具有有效性和可行性.     

电子电路故障诊断的神经网络数据融合算法

针对模拟电路故障元件诊断的不确定性问题,将BP网络引入数据融合之中,结合模糊集合论,构造－模糊神经网络故障分类器,并将其应用于电子电路故障诊断之中。通过测试电子电路中被诊断元件的工作温度和工作电压这2个物理量,求出两传感器对各待诊断元件的故障隶属度,利用模糊BP网络故障分类器进行数据融合,得到融合的各待诊断元件的故障隶属度,从而确定故障元件,并通过单传感器诊断结果与融合诊断结果比较,说明多传感器融合的优越性。     

干摩擦力的键合图建模方法及应用

干摩擦力具有间断的不连续的非线性特性,为了建立全面反映干摩擦力的键合图模型,将干摩擦力分为5个基本的开关状态,引入开关类量的键合图建模方法,运用功率结型结构(简称SPJ)概念,提出一种新的干摩擦力键合图建模方法和键合图模型.新模型不仅可以完整表达干摩擦力在各个状态的运动特性,而且其因果关系在系统处于任何运动状态时均保持不变,以弹簧-质量-阻尼系统为例,运用干摩擦力的新模型建立了该系统的键合图模型,并提取出其状态方程,通过与传统方法建立的状态方程相比较,验证本文提出的建模方法正确可行.     

基于键合图结型结构的矩阵变换建模法解析

对键合图结型结构理论与矩阵变换建模方法作了系统的介绍和较深入的解析,指出了该理论与方法的科学性和学术及实用特色,并通过先导式溢流阀调压系统仿真实例作了可行性及合理性证明.矩阵变换建模方法为键合图模型向数学模型的转换提供了严密的数学手段,并为键合图模型正确性验证和判断提供了依据.同时对该建模法的适用条件、局限性及相关问题的处理进行了较深入的解析,可为相关研究和应用提供有益的借鉴.     

直线驱动铰链机构的键合图因果关系分类整理

采用键合图方法对直线驱动铰链机构进行动力学建模时,传统的虚拟弹性铰接点或拉格朗日乘子法会引入新的动态环节导致出现刚性问题,势流关系混乱难以规范化和模块化.提出了一种针对该机构的键合图因果关系分类整理方法,通过元件接口势流因果分析及元件间连接规则整理两个方面,分类为液压缸、主部件和连杆三种元件,并分别统一各铰接点势流因果关系接口为根点、外力顶点、力输出点和负载点,使得刚体元件接口的因果关系得以延续.在此基础上建立了元件间连接的规范方法以简化建模过程.最后反铲挖掘机的建模及仿真示例证明了本方法对于工程机械的常见工作机构均可适用.     

齿轮传动非线性动力学键合图建模研究*

考虑齿轮时变啮合刚度、传动误差和齿面摩擦力,研究运用键合图理论建立齿轮传动非线性振动键合图模型。建立用容性元件c表示的载荷和轮齿弹性变形的键合图模型,给出用时变啮合刚度表示的容度参数Kj;提出在齿轮传动动力学建模中用流源Sf表示传动误差,并给出建模方法;考虑相对运动速度与摩擦力方向的关系,建立齿面摩擦力键合图模型。根据因果关系和功率流,得到齿轮传动非线性键合图模型的状态空间方程。结果表明键合图建模理论与方法可以用于解决齿轮非线性动力学的建模问题,研究工作是系统动力学建模研究的基础性工作。     

同轴双输出减速器的键合图模型及仿真

首先分析了两输出轴等速反转的条件;然后通过对传动系统的分析,基于键合图的基本原理建立了同轴双输出减速器的键合图模型,在模型中考虑了平均啮合刚度,转动惯量,阻尼等影响因素,根据键合图中的因果关系和功率流,推导出了键合图模型的状态方程;通过对系统进行动态特性仿真,获得了系统内部各变量随时间变化的规律,揭示了系统的传动性能和动态特性;对比不同参数下两输出轴转速的响应曲线,分析了各参数对系统动态特性的影响;最后建立了同轴双输出减速器的简化模型,进行了虚拟样机实验,并将实验结果和键合图计算结果进行了对比,发现利用键合图理论对该类减速器进行动态仿真是有效的.     

基于总体解析冗余关系概念的移动机器人电动液压转向系统故障诊断与隔离

总体解析冗余关系概念(GARRs)使得基于键合图故障检测和隔离(FDI)框架得到发展,可以对混合动力系统(包括连续动力学和离散模式)进行故障诊断。利用这种新开发的方法研究了基于电动液压转向的CyCab移动机器人系统,GARRs可以从一个混合键合图(HBG)模型中特殊的因果关系系统地推导出来。应用了诊断和隔离,并对结果进行了讨论。     

汽车侧倾角速度传感器的故障诊断和重构

针对汽车侧倾角速度传感器故障对控制系统的影响问题, 提出了一种基于模型的故障诊断和故障重构方法, 并给出了系统的理论证明。对于满足Lipchitz 条件的多输入多输出非线性系统, 可应用带有模型不确定性的一维线性状态方程作为其等效模型, 进行传感器的故障诊断。并在此基础上应用经典的观测器理论设计了残差生成器, 通过特征结构配置的方法, 证明了模型不确定性、执行器故障和干扰可以实现在残差中的完全去耦。采用整车的八自由度模型进行Simulink 仿真, 结果证明了结论的有效性。与其他方法相比, 笔者算法得到的残差具有很强的鲁棒性, 重构出的传感器信号具有很高的精度。     

基于键合图模型的机车制动系统故障检测与隔离

针对机车制动机列车管压力控制模块,采用键合图理论开展了动态建模分析,由建立的故障键合图模型推导出相应的解析冗余关系,提取出完整的故障特征矩阵.利用序贯概率比检验方法对采集的监测数据进行连续判读,实时跟踪识别工况下的系统异常状况,并将得到的残差状态向量同故障特征矩阵进行匹配,实现对故障部件的检测与隔离.仿真实例验证了建议方法的技术可行性.     

键合空间模型拓扑结点表示及状态方程推导

键合空间理论是系统动力事图理论的拓展。键合空间模型如同键合图模型一样可以通过图示符号模型的自动推导而得到系统的状态方程。该文首先论述了键合空间模型结点的确定法则,提出了键合空间模型结点扑表述方法,由此得到了以结点为中心的键合空间模型自动推导方法－拓扑结点法。相对于键号为中心的自动推导方法来讲,拓扑结点法可以使键合空间模型数学描术更为精练,并提高自动推导的效率。     

π型感应电能传输系统的鲁棒稳定性分析

为分析π型感应电能传输系统的鲁棒稳定性,首先采用基于频域分解的方法建立对象的广义状态空间平均(GSSA)模型,再考虑系统中的频率不确定性,通过线性分式变换分离对象的摄动和标称部分,将不确定模型进一步转化为含摄动反馈的线性动力学系统.最后,采用基于结构奇异值的μ方法分析了频率撮动对系统稳定性的影响以及系统保持稳定所容许的...     

汽车稳定性控制系统关键传感器故障诊断

设计了基于解析模型的故障诊断算法实现传感器信号的自诊断功能,首先建立关键传感器的故障诊断算法基本框架,然后利用不同的故障诊断模型分别设计了基于等价方程与基于观测器两种故障诊断算法.等价方程算法利用车辆线性单轨模型及车辆运动学方程,将车辆操纵稳定性控制需求的传感器联系起来,并用于彼此的相互诊断.观测器方法利用车辆非线性单轨模型,通过建立龙贝格观测器提取传感器故障信息.从灵敏度与误报率两方面出发,提出了将两种算法有效融合的算法改进措施,重新制定诊断规则.实车试验的结果表明融合算法能够准确快速地诊断出微小故障,并给出故障等级.     

应用广义线性函数的线性电路K故障诊断

在模拟电路故障诊断中,由于元件容差的影响,以及元件变化与输出增量之间的非线性关系,使得实际的诊断过程非常复杂和困难.本文引用广义线性函数的概念,对元件的容差进行类线性处理,并且弱化了元件参数变化和输出增量之间的非线性关系,提出了等效的支路故障值概念.对应用广义线性函数进行故障诊断做了讨论,导出了计及容差情况下的 k 故障诊断模型及最小二乘算法,由此所得的结果具有最优性和无偏性.诊断时采用多激励方法,消除了诊断过程中的等效故障.     

地下连续墙液压抓斗纠偏系统动态分析与建模

分析了地下连续墙液压抓斗纠偏控制系统的功能及基本工作原理,利用功率键合图理论建立了该系统的键合图模型.取系统中容性元件及惯性元件上自变量的积分作用为状态变量,推导出该系统的状态方程.MATLAB的仿真结果表明,该系统具有良好的动态性能.     

一种自确认软测量方法的研究与应用

软测量技术在过程工业中得到了广泛应用于代替或部分代替仪表的功能进行监控。但是,长期困扰软测量应用的是其鲁棒性问题。因此,提出了新型的软测量模型即自确认软测量模型。利用主元分析对输入传感器数据进行了在线校验和故障重构,不仅能确保了输入传感器(辅助变量传感器)数据的可靠性。同时,利用一定的状态参数来指示当前输入传感器的状态。此外,通过输出方差和归纳区间估计两种方法对软测量输出的不确定性进行了描述。模型的输出将不是单个预测值的输出,而是同时输出五种信息:带概率区间的输出、模型的状态(故障状态,重构状态和迷失状态等等)、不确定性、故障信息和校验输出值,并对发生故障的输入传感器进行数据重构和修复以达到模型自校验和自诊断的目的。所提出方法在污水处理过程中得到了有效应用。