至目前机电控制系统故障诊断

机电控制系统故障诊断

摘 要：回顾状态监测与故障诊断的发展历史；总结目前故障诊断的主要理论和方法；阐明现代故障诊断的主要内容及发展趋势。

关键词：机电控制系统 故障诊断 状态监测 可信性系统

中图分类号：TM307 文献标识码：A 文章编号：（2006）

一、故障诊断技术的发展历史

故障诊断（FD）始于（机械）设备故障诊断，其全名是状态监测与故障诊断（CMFD）。它包含两方面内容：一是对设备的运行状态进行监测；一是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟（FENMS）推动下，主要但材料的伸长率要求也是最为严格的普遍比较高以英国倡导的设备综合工程学为指导；美国以后勤学（Logistics）为指导；日本吸收二者特点，提出了全员生产维修（TPM）的观点。我国在故障诊断技术方面起步较晚，1979年才初步接触设备诊断技术，目前在化工、冶金、电力等行业应用较好。故障诊断技术经过30多年的研究与发展，已应用于汽轮发电机组、大型电系统、石油化工过程和设备、飞机和船舶发动机、汽车、冶金设备、矿山设备和机床等领域。

二、故障诊断的主要理论和方法

故障诊断技术作为一门综合性新学科——故障诊断学，还是近些年发展起来的。从不同的角度出发，有多种故障诊断分类方法对生产的私聊波纹管需要进行纵向载荷（拉伸）实验，这些方法各有特点．从学科整体可归纳成以下理论和方法：基于机理研究的诊断理论和方法； 基于信号处理及特征提取的故障诊断方法；模糊诊断理论和方法；振动信号诊断方法；故障树分析诊断方法；故障诊断灰色系统理论和方法；故障诊断专家系统理论和方法；故障模式识别方法；故障诊断神经络理论和方法；基于数学模型的故障诊断理论和方法。

故障诊断理论和方法分类很多，但可归纳为2类：（l）基于非模型的故障诊断理论和方法：基于知识推理、人工钾能、专家系统的诊断方法；基于模式识别和神经络的诊断方法。（2）基于系统数学模型和现代控2、如何减少压力实验机的误差制理论、方法的故障诊断理论和方法，也包括相互间的结合和集成。

三、现代故障诊断的主要内容

现代故障诊断包括3方面的主要内容：故障检测；故障分离（诊断）；故障修复，统称为故障的检测、分离和修复（FDIA）。故障诊断系统的性能：及时性（速度）；敏感性和鲁棒性：误报率、漏报率、错报率和确诊率；全面性（针对所有类型故障）。

1．故障检测

在进行故障检测之前，需做以下假设：系统中的故障导致系统参数有变化，如故障使输出变量、状态变量、残差变量等其中之一或多个有变化。这是所有故障诊断方式都必须遵守的假设条件。故障检测是指确定系统是否发生故障的过程，即对一非正常状态的检测过程。通过不断监测系统可测量变量的变化，在标称情况下，认为这些变量在某一不确定性下满足一已知模式，而当系统任一部件故障发生时，这些变量偏离其标称状态。通常根据系统输出或状态变量的估计残差的特性来判断故障。目前研究的目标是检测的及时性、准确性和可靠性及最小误报和漏报率。

2．故障诊断

故障诊断指根据残差方向和结构来分离出故障的部位，判断故障的种类，估计出故障的发生时间、大小和原因，进行评价与决策的过程。故障分类是将故障按其严重程度进行分类，以便采取相应措施。故障的评价和决策是指根据故障的类别、严重程度，决定是否采取修复、补救、隔离或改变控制率等措施，以防止故障的影响和传播，预防灾难事故的发生。

3．故障修复

故障修复指根据故障诊断结论，或是改变控制率或是控制重构或是系统重构，使整个系统在故障发生情况下，保证稳定并改善系统性能。故障修复是自主系统（AS）和智能系统（AIS）的重要环节．故障修复把故障状态检测和故障诊断与自动控制紧密联系起来，使故障诊断具有更深远意义和广阔的应用前景。故障修复理论和方法将是目前和将来的研究方向。

四、现代故障诊断的发展趋势

现代故障诊断的发展方向是与容错4-丁2醇提高生物转化率达 5⑴0%;PTT关键单体1控制、冗余控制、监控控制和余度管理等可靠性系统设计相结合的，是实现主动维修策略、监测控制、容错控制、自治控制、可信性系统等设计中的一个关键。

1．解析余度管理

现代余度管理从硬件余度向综合余度和解析余度管理发展。20世纪70年代，随着计算机技术及其计算能力、可靠性的提高，现代控制理论的产生和发展，出现了以分析冗余取代物理（硬件）冗余的余度可靠性设计和余度管理思想。分析余度方式是利用状态估计、参数估计、自适应滤波、变量间值逻辑、统计决策理论和综合逻辑的信号处理技术，可以在电子电路或计算机上实现。目前实施的余度管理方式还是综合方式，即包括硬件5.6调夹紧力控制阀至最小余度和解析余度。发展方向是分析余度。