电磁阀故障检测方法和装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115906481A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211462917.4(22)申请日2022.11.22(71)申请人北京经纬恒润科技股份有限公司地址100015北京市朝阳区酒仙桥路14号1幢4层(72)发明人江运程邱星辉(74)专利代理机构北京东方亿思知识产权代理有限责任公司11258专利代理师赵秀芹(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)G06F18/2433(2023.01)H03H17/02(2006.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书4页说明书15页附图4页(54)发明名称电磁阀故障检测方法和装置(57)摘要本申请公开了一种电磁阀故障检测方法和装置。该电磁阀故障检测方法包括：基于电磁阀的电路原理，构建电磁阀模型，对电磁阀模型进行简化处理，得到电磁阀模型对应的非线性电磁阀模型，将故障数据输入至非线性电磁阀模型中，得到电磁阀的异常检测量，其中，故障数据包括第一线圈电阻和第一弹簧刚度，且第一线圈电阻和第一弹簧刚度均不为0，将雅可比矩阵和异常检测量输入至预先构建的卡尔曼滤波器中，得到电磁阀的故障结果，其中，故障结果包括：发生故障的部件的参数信息，雅可比矩阵为将非线性电磁阀模型进行线性化处理得到的。以有限的可以实时测量到的数据实现对电磁阀的故障状态、故障位置和故障程度的快速准确检测的效果。CN115906481ACN115906481A权利要求书1/4页1.一种电磁阀故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：基于电磁阀的电路原理，构建电磁阀模型，对所述电磁阀模型进行简化处理，得到所述电磁阀模型对应的非线性电磁阀模型，将故障数据输入至所述非线性电磁阀模型中，得到所述电磁阀的异常检测量，其中，所述故障数据包括第一线圈电阻和第一弹簧刚度，且所述第一线圈电阻和第一弹簧刚度均不为0，将雅可比矩阵和所述异常检测量输入至预先构建的卡尔曼滤波器中，得到所述电磁阀的故障结果，其中，所述故障结果包括：发生故障的部件的参数信息，所述雅可比矩阵为将所述非线性电磁阀模型进行线性化处理得到的。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电磁阀模型包括：电磁阀电路模型，所述基于电磁阀的电路原理，构建电磁阀模型，包括：基于电磁阀的电路原理，构建电磁阀电路模型，所述电磁阀电路模型如下所示：其中：U为线圈电压，I为线圈电流，R为线圈电阻，N为匝数，φ为磁通量，L为电感。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电磁阀模型还包括：电磁阀磁路模型，所述基于电磁阀的电路原理，构建电磁阀模型，包括：基于电磁阀磁路原理，构建电磁阀磁路模型，所述电磁阀磁路模型如下所示：Um＝NI＝φRm其中：Um为磁通势，Rm为磁路总磁阻，Rm＝R1+R2+R3，其中，R1为磁性材料磁阻，R2为非工作间隙磁阻，R3为工作间隙磁阻，针对磁阻，计算方式如下公式：其中，l为磁阻长度，μ为材料磁导率，A为磁阻有效截面积。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电磁阀模型还包括：电磁阀的阀芯运动模型，所述基于电磁阀的电路原理，构建电磁阀模型，包括：基于所述电磁阀的受力情况，构建电磁阀的阀芯运动模型，所述电磁阀的阀芯运动模型如下所示：2ma＝Fe‑Fk‑f‑fv其中：m为阀芯质量，a为阀芯加速度，Fe为电磁力，Fk为弹簧力，f为摩擦力，fv为粘性摩擦力，针对电磁力计算方式如下：其中：S3为工作间隙面积，μ0为空气磁导率，针对弹簧力计算方式如下：2CN115906481A权利要求书2/4页Fk＝f0+kx其中：f0为弹簧预紧力，k为弹簧劲度系数，x为阀芯位移。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述电磁阀模型进行简化处理，得到所述电磁阀模型对应的非线性电磁阀模型，包括：利用磁阻模型代替所述电磁阀模型中的磁路磁阻，利用质量块模型代替阀芯，得到如下所示的所述电磁阀模型对应的非线性电磁阀模型：y＝g(x,u)其中：x为状态向量，y为输出向量，u为控制量，所述非线性电磁阀模型的输入量为线圈电阻、弹簧刚度和线圈电压，所述非线性电磁阀模型的状态量为电磁力、工作气隙磁动势、阀芯速度、阀芯位移、磁阻磁动势和磁路磁通量，所述非线性电磁阀模型的输出量为阀芯速度、阀芯位移、磁路磁通量和线圈电流。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述将故障数据输入至所述非线性电磁阀模型中，得到所述电磁阀的异常检测量之前，所述方法还包括：在所述非线性电磁阀模型中创建联仿接口，其中，所述联仿接口的两个方向的引脚分别对应所述非线性电磁阀模型的输入量和输出量，对所述输入量和所述输出量进行仿真，得到联仿文件，其中，所述联仿文件中具有所述输入量和所述输出量之间的对应关系，所述将故障数据输入至电磁