氣動執(zhí)行器系統(tǒng)的故障診斷.pdf

1、執(zhí)行器是工業(yè)自動化過程的基礎裝備之一,是自動調節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行儀表,在流程工業(yè)中起著非常重要的作用。執(zhí)行器技術的發(fā)展深刻地影響著生產過程的安全性和可靠性。由于執(zhí)行器需要頻繁動作,且大多數執(zhí)行器都安裝在高溫、高壓等惡劣的環(huán)境條件下,非常容易發(fā)生故障,因此必須加大對氣動執(zhí)行器技術的發(fā)展。氣動執(zhí)行器技術的發(fā)展,除提升純技術層面的水平之外,更需要加大對執(zhí)行器氣動定位系統(tǒng)建模等基礎理論的研究。執(zhí)行器氣動定位系統(tǒng)的建模研究,不僅為閥門定位器的控制算

2、法設計、執(zhí)行器故障診斷等理論研究奠定了基礎,而且也是將這些理論轉化為實際應用技術的關鍵。
　　 首先,介紹了執(zhí)行器氣動定位系統(tǒng)的組成及工作原理。它由電-氣閥門定位器、氣動薄膜執(zhí)行機構和閥位反饋機構組成。電-氣閥門定位器包括控制器、力矩馬達、繼動器和閥位反饋機構；氣動薄膜執(zhí)行機構由膜頭和彈簧機構組成。通過分析執(zhí)行器氣動定位系統(tǒng)的階躍響應,在分析實驗輸入、輸出數據的基礎上建立了執(zhí)行器氣動定位系統(tǒng)的開環(huán)模型。在分析系統(tǒng)階躍響應時,分別

3、采用了特征面積法、飛升曲線法和最小二乘等方法實現了對系統(tǒng)階躍響應的辨識,得到了系統(tǒng)的傳遞函數模型。通過比較這些辨識方法,結合執(zhí)行器本身機械限位的作用,提出了一種基于部分數據的階躍響應辨識方法,所得模型精度得到大幅提高。其次,分析了閥門定位器、氣動執(zhí)行機構以及調節(jié)閥的常見故障,并運用BP神經網絡算法結合所得試驗參數對執(zhí)行器系統(tǒng)網絡結構進行了訓練和學習。采用3層BP神經網絡對執(zhí)行器故障進行泛化,輸入數據為MATLAB/Simulink的DA

4、Blib模塊發(fā)生的正常工作和不同故障情況下的試驗參數數據,輸出為對不同故障類型進行相應的編碼,對閥體堵塞、閥或閥座沉積物、介質蒸發(fā)或臨界流、位置反饋信號傳感器故障、定位器彈簧故障、閥體壓差不正常的變化等氣動定位系統(tǒng)的常見故障進行了診斷。最后,在MATLAB/Simulink環(huán)境下,將檢驗樣本通過執(zhí)行器網絡,通過比較其輸出結果與期望結果,證明了所用算法的正確性和可行性。
　　 本文在研究氣動定位系統(tǒng)工作原理基礎上,一方面,用實驗建