(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211317870.2 (22)申请日 2022.10.26 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 孙炜　陶建峰　刘恒　刘成良　 孙浩　 (74)专利代理 机构 上海汉声知识产权代理有限 公司 3123 6 专利代理师 胡晶 (51)Int.Cl. G06K 9/00(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06Q 10/00(2012.01) (54)发明名称 面向负载口独立控制的阀控液压缸系统故 障诊断方法 (57)摘要 本发明提供一种面向负载口独立控制的阀 控液压缸系统故障诊断方法， 所述方法包括如下 步骤： 步骤S1： 建立阀控液压缸系统； 步骤S2： 进 行故障注入， 生成八类故障； 步骤S3： 获取信号， 得到九类信号， 生成样本； 步骤S4： 对样本进行预 处理； 步骤S5： 完成预处理后， 将生成的样本按照 比例划分训练集、 验证集和测试集； 步骤S6： 训练 集和验证集用于故障诊断算法的训练； 步骤S7： 训练完成的算法模型经测试集测试后判断性能。 本发明将根据面向负载口独立控制的阀控液压 缸系统的多个部件的传感器信息， 设计深度学习 算法挖掘长时间跨度下的元件特征， 识别系统发 生故障的具体元件， 实现对面向负载口独立控制 的阀控液压缸系统的故障诊断工作。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 115526211 A 2022.12.27 CN 115526211 A 1.一种面向负载口独立控制的阀控液压缸系统故障诊断方法， 其特征在于， 所述方法 包括如下步骤： 步骤S1： 建立阀控液压缸系统； 步骤S2： 进行故障注入， 生成八类故障； 步骤S3： 获取信号， 得到九类信号， 生成样本； 步骤S4： 对样本进行 预处理； 步骤S5： 完成预处 理后， 将生成的样本按照比例划分训练集、 验证集和 测试集； 步骤S6： 训练集和验证集用于故障诊断算法的训练； 步骤S7： 训练完成的算法模型 经测试集测试后判断性能。 2.根据权利要求1所述的面向负载口独立控制的阀控液压缸系统故障诊断方法， 其特 征在于， 所述步骤S2中的故障包括四个高速开关阀、 两个液动换向阀、 液压缸以及位移传感 器。 3.根据权利要求2所述的面向负载口独立控制的阀控液压缸系统故障诊断方法， 其特 征在于， 所述高速开关阀的PWM驱动电压由配套软硬件提供。 4.根据权利要求2所述的面向负载口独立控制的阀控液压缸系统故障诊断方法， 其特 征在于， 所述液动换向阀的故障为： 油液颗粒以及油液冲击给阀芯的磨损并泄露与密封圈 损坏的故障以及弹簧的失效。 5.根据权利要求2所述的面向负载口独立控制的阀控液压缸系统故障诊断方法， 其特 征在于， 所述 位移传感器安装在阀体上。 6.根据权利要求1所述的面向负载口独立控制的阀控液压缸系统故障诊断方法， 其特 征在于， 所述步骤S3中的信号是由步骤S2中的故障与系统正常状态共组成九个类别， 每个 类别均采集两个主阀控制腔压力信号和阀芯位移信号， 并采集液压缸控制腔压力信号和杆 位移信号， 以1000Hz的采样频率共采样2s； 正常数据与故障数据每类均包含900组数据， 每 组数据包括9个特 征， 每个特征包括20 00个数据点， 生成样本 。 7.根据权利要求1所述的面向负载口独立控制的阀控液压缸系统故障诊断方法， 其特 征在于， 所述步骤S4通过下式对样本进行预处理， 式中xm表示第m个特征， 为预处理后结 果： 8.根据权利要求1所述的面向负载口独立控制的阀控液压缸系统故障诊断方法， 其特 征在于， 所述 步骤S5中的比例为6： 2： 1。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115526211 A 2面向负载口独立控制的阀控液压缸系统故障诊断方 法 技术领域 [0001]本发明涉及工业过程故障诊断与模式识别的技术领域， 具体地， 涉及面向负载口 独立控制的阀控液压缸系统故障诊断方法， 尤其涉及一种基于一 维大卷积核和残差网络的 面向负载口独立控制的阀控液压缸系统故障诊断方法。 背景技术 [0002]阀控液压缸系统具备大功率、 高精度、 快响应等特点， 常应用于拖拉机动力换挡传 动系统、 混合动力汽车驱动系统等典型地液压系统中。 传统的阀控液压缸伺服控制系统采 用一个三位四通阀完成对液压缸的控制， 耦合的机械结构带来的低灵活度和高能量损耗限 制了其控制精度与效率。 相比之下， 面向负载口独立控制的阀控液压缸系统具备两腔独立 控制的特点， 从而 使得系统在具 备高精度、 高灵活度的同时做到低能耗。 [0003]目前国内外针对面向负 载口独立控制的阀控液压缸系统开展了一定研究。 现有技 术方案设计了一种回油压力连续可调的负载口独立控制系统， 通过在回油路上增加一个压 力可调的电比例溢流阀同时并联一个单向阀的结构， 解决了控制系统低压再生模式下执行 器低压腔的气穴问题以及普通模式下的压力损失。 现有技术方案设计了一种基于两级 供能 及负载口独立阀控的液压系统和控制方法， 通过模糊滑模变结构控制策略， 提高液压驱动 单元的控制精度和系统的效率。 同时国内外也针对阀控液压缸系统的故障诊断开展了一定 的研究。 现有技术方案设计了一种基于低偏差随机配置网络的气动调节阀故障诊断方法， 结合主成分分析方法实现了气动调节阀的故障诊断工作， 且具备较高的诊断准确 率。 现有 技术方案 设计了一种基于高维非线性分类器的的故障诊断模型， 完成了对AMESim软件中建 立的仿真液压缸模型的故障诊断， 解决了非线性、 小样本的问题， 提高了故障诊断模型的故 障识别能力。 [0004]现有技术中存在一定局限性， 表现如下： [0005]1.面向负载口独立控制的阀控液压缸系统的研究主要集中在系统的结构设计、 控 制器设计以及系统应用三个层面， 但是该系统由多个部件组成， 每个部件发生故障时都会 对系统的整体性能产生较大的影响。 [0006]2.现有的阀控液压缸系统的故障诊断主要针对系统中的单一部件， 如阀或是液压 缸， 忽略了系统多传感器反馈与控制策略带来的系统级信号差异， 缺 乏对系统级故障诊断 的研究。 [0007]3.现有的研究针对阀口独立控制的液压阀进行了主动容错控制的研究， 建立在故 障已知的情况下对阀口独立的液压阀进行了控制策略设计， 但缺乏对该类液压阀故障的诊 断与判别。 [0008]因此， 需要提出一种新的技 术方案。 发明内容 [0009]针对现有技术中的缺陷， 本发明的目的是提供一种面向负载口独立控制的阀控液说　明　书 1/6 页 3 CN 115526211 A 3