基于模糊综合评判法的液压设备故障诊断的研究

　　1 前言

　　随着科学技术的不断发展,液压技术已经广泛应用于各个领域。而在液压设备的故障诊断工作中,经常涉及到压力偏低、流量不足、温升过高等无法用数字定量化的概念,即模糊概念。究竟什么算高?低于多少是不足?它们的界限往往是模糊不清的、不确定的。再者,当设备发生故障时,其故障的严重性或危害程度是不同的,可能是轻微故障,也可能是严重故障,然而这轻微与严重,是很难用确定的模型来表述的。可见,在液压设备的故障诊断领域中,大量存在着模糊现象,此时用传统的数学进行表述遇到了实质性的困难。模糊数学的引入,使液压设备故障诊断中不精确--模糊现象的处理成为可能,这一新的数学方法在实际问题中已取得了不少成果,但有些诊断方法步骤烦琐,应用时不太方便。在这里采用了一种相对简单的诊断方法--模糊综合评判方法,也叫综合决策法。

　　2 数学模型的建立

　　任何事物或对象都存在着多种属性,所以评价该对象也要兼顾各个方面。要做出一个合理的决策,必须对多个相关因素作综合考虑,而在模糊的环境中,考虑多种因素的影响后,对某对象做出的综合决策与判断,就是所谓的模糊综合评判。具体数学模型如下所示:

　　设U=[u1,u2,,un]为由n个因素构成的集合,称为因素集;

　　V=[v1v2,,vm]为m种决策构成的集合,称为评判集。

　　考虑到各因素对事物性能的影响是不同的,故引入各因素的权重分配矩阵:

　　A=[a1a2,,an]

　　其中ai第i个因素ui所对应的权由专家评定,它们满足归)化条件:Eai=1。

　　因为只考虑单)因素时的评判容易实现,所以我们先对每个因素进行单因素评判(评判的方法很多,如打分、统计等)。得到关于因素ui的一个模糊映射:uiy[ri1ri2,,rim],综合n个因素的单因素评判,可以构造一个U与V之间的模糊关系:

　　三元体(U、V、R)即构成了一个模糊综合评判模型。然而,评判集V中的每一个评判并非都是绝对的肯定和否定,所以综合后的评判是V上的模糊集B:

　　由最大隶属原则,若max=[b1b2,,bn]=bk,则决策为vk。

　　3 液压设备故障诊断的运算实例

　　针对某型船液压舵机系统,现假设以下故障情况。产生故障的子系统:舵机子系统;产生故障的控制方式:用电液换向阀操舵;可见的故障现象:¹跑舵,º有异常噪声;所用到的各个压力表的工作情况:舵机工作压力表(蓄能器压力)的最高压力值为2160(MPa),最大压力波动值为0110(MPa)。1号舵机液压泵压力表(2号液压泵压力)的最高压力值为2110(MPa),最大压力波动值为0100(MPa)。

　　2号舵机液压泵压力表(4号液压泵压力)的最高压力值为2180(MPa),最大压力波动值为0130(MPa)。回油压力表的最高压力值为0130(MPa),最大压力波动值为0100(MPa)。