一种伺服阀阀芯位置模型监控检测系统和方法技术方案

本发明专利技术属于航空飞行控制技术领域，公开了一种伺服阀阀芯位置模型监控检测方法，下发的作动器输入指令通过比较器与作动器反馈作差，得到的偏差进行PID调节，PID调节后输出伺服阀驱动电流与L

【技术实现步骤摘要】
一种伺服阀阀芯位置模型监控检测系统和方法


[0001]本专利技术属于航空飞行控制
，涉及一种航空器用伺服阀的检测系统和方法，具体涉及一种伺服阀阀芯位置模型监控检测系统和方法。

技术介绍

[0002]伺服作动系统作为飞行控制系统中重要组成部分，影响着飞机飞行的控制精度与飞行安全。其通过舵机驱动飞机舵面运动，从而控制飞机的飞行姿态。在伺服作动系统中，伺服阀是伺服控制系统中控制元件，伺服阀的正常工作对系统的正常工作起到决定性作用。因此，针对伺服阀的故障监控是系统设计的重要环节。
[0003]常见的伺服阀故障监控有伺服阀电流监控、伺服阀传感器和值监控、伺服阀阀芯位置模型监控等。受限于工程应用中伺服阀各参数的获取难度及机械加工等因素造成伺服阀阀芯位置模型差异，造成伺服阀阀芯位置模型监控难度大大增加。需要一种伺服阀阀芯位置模型监控检测方法，获取更为准确的模型参数。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种伺服阀阀芯位置模型监控检测系统和方法，使用更接近真实的模型进行故障监控，提高模型的精度，将使监控阈值的选取更为灵活，降低故障误报的概率。
[0005]一种伺服阀阀芯位置模型监控检测方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一，下发的作动器输入指令，通过第一比较器与作动器反馈作差，得到的偏差进行PID调节；
[0007]步骤二，PID调节后输出伺服阀驱动电流，PID数据发送给L
‑
M算法输入；
[0008]步骤三，采集伺服阀的阀芯位置输出给L
‑
M算法和第二比较器；
[0009]步骤四，L
‑
M算法进行辨识工作，将伺服阀设计参数代入伺服阀模型得到辨识的初始值，通过L
‑
M算法辨识，得到辨识后的伺服阀阀芯位置模型传递函数；将伺服阀驱动电流作为辨识后的伺服阀阀芯位置模型传递函数的输入，模型的输出作为第二比较器的输入；
[0010]步骤五，第二比较器将伺服阀阀芯位置模型输出值与伺服阀输出值作差，选择精度最高的模型，与给定的监控阈值比较，判断伺服阀阀芯位置是否存在故障。
[0011]进一步的，伺服阀模型包括三类伺服阀阀芯位置模型，分别为一阶传递函数模型、二阶传递函数模型、三阶传递函数模型。
[0012]进一步的，一阶传递函数模型如式所示。
[0013][0014]其中，T
sv
为时间常数；K
sv
为伺服阀前向增益。
[0015]二阶传递函数如式所示。
[0016][0017]其中，ω
sv
为伺服阀的固有频率，ζ
sv
为伺服阀的阻尼比，K
sv
为伺服阀前向增益。
[0018]三阶传递函数如式所示。
[0019][0020]其中，K
vf
为力回路开环放大系数，ω
sv
为伺服阀的固有频率，ζ
sv
为伺服阀的阻尼比，K
sv
为伺服阀前向增益。
[0021]将模型进行离散后，一阶模型存在3个辨识参数，二阶模型存在5个辨识参数，三阶模型存在6个辨识参数。
[0022]一种伺服阀阀芯位置模型监控检测系统，包括作动器输入指令模块、第一比较器、PID调节器、作动器传感器反馈增益模块、L
‑
M算法模块、伺服阀阀芯位置模型、第二比较器和伺服控制系统故障监控软件；作动器输入指令模块和作动器传感器反馈增益模块的输出端连接第一比较器的输入端，第一比较器的输出端连接PID调节器，PID调节器的输出端分别连接L
‑
M算法模块和伺服阀的输入端，伺服阀与作动器实物连接，伺服阀的阀芯位置信号分别连接L
‑
M算法模块和第二比较器的输入端，作动器的传感器输出连接作动器传感器反馈增益模块的输入端；L
‑
M算法模块的输出端连接伺服阀阀芯位置模型的输入端，伺服阀阀芯位置模型的输出端连接第二比较器的输入端，第二比较器的输出端连接伺服控制系统故障监控软件。
[0023]进一步的，第一比较器的输入端分别与作动器输入指令模块的输出端、作动器传感器反馈增益模块的输出端连接，通过第一比较器将作动器输入指令模块发送的指令和作动器上传感器输出经过作动器传感器反馈增益模块放大后作差，得到第一比较器的输出。
[0024]进一步的，第一比较器输出端与PID调节器的输入端连接，比较器的输出经过PID调节器的比例、微分和积分作用，输出伺服阀驱动电流。
[0025]进一步的，PID调节器输出伺服阀驱动电流作为伺服阀的输入，驱动伺服阀阀芯运动；伺服阀阀芯的位置运动形成一定的阀芯开度，控制经过伺服阀阀芯的流量，驱动作动器运动，作动器在流量的作用下运动，作动器上的传感器输出作动器位置信号经作动器传感器反馈增益模块放大后与作动器输入指令模块发送的指令作比较。
[0026]进一步的，PID调节器输出端与L
‑
M算法模块输入端连接，伺服阀上阀芯位置传感器输出端与L
‑
M算法模块输入端连接，L
‑
M算法模块将输入的伺服阀驱动电流与伺服阀阀芯位置信号通过辨识算法进行L
‑
M计算，输出辨识结果给伺服阀阀芯位置模型。
[0027]进一步的，伺服阀阀芯位置模型得到L
‑
M算法模块输出的辨识参数解算模型，根据伺服阀驱动电流的输入输出辨识模型可得伺服阀阀芯位置信号；伺服阀阀芯位置模型输出的信号在比较器中与伺服阀上的阀芯位置传感器输出端的信号输入作差，与预设定的监控阈值比较，输出监控结果至伺服作动系统故障监控软件用于伺服作动系统的后续故障处理。
[0028]本专利技术的有益效果：
[0029]1、本专利技术的方法和系统相比于纯数学模型构建的伺服阀阀芯位置模型，能通过特定方法实现伺服阀阀芯位置模型监控，大大提升模型的精确度，更有效的对伺服阀状态进行监控；
[0030]2、本专利技术的系统和方法可适应不同构型的伺服阀；
[0031]3、本专利技术能够识别伺服阀阀芯位置异常，在伺服阀阀芯卡滞或者其他异常状态时也能够准确识别，解决了现在伺服阀阀芯无法准确判故的技术难题。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术专利实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术专利的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0033]图1是伺服阀阀芯位置模型监控检测方法示意图。
[0034]其中，1
‑
作动器输入指令、2
‑
比较器、3
‑
PID调节器、4
‑
作动器传感器反馈增益、5
‑
L
‑
M算法、6...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伺服阀阀芯位置模型监控检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，下发的作动器输入指令，通过第一比较器与作动器反馈作差，得到的偏差进行PID调节；步骤二，PID调节后输出伺服阀驱动电流，PID数据发送给L
‑
M算法输入；步骤三，采集伺服阀的阀芯位置输出给L
‑
M算法和第二比较器；步骤四，L
‑
M算法进行辨识工作，将伺服阀设计参数代入伺服阀模型得到辨识的初始值，通过L
‑
M算法辨识，得到辨识后的伺服阀阀芯位置模型传递函数；将伺服阀驱动电流作为辨识后的伺服阀阀芯位置模型传递函数的输入，模型的输出作为第二比较器的输入；步骤五，第二比较器将伺服阀阀芯位置模型输出值与伺服阀输出值作差，选择精度最高的模型，与给定的监控阈值比较，判断伺服阀阀芯位置是否存在故障。2.根据权利要求1所述的一种伺服阀阀芯位置模型监控检测方法，其特征在于，伺服阀模型包括三类伺服阀阀芯位置模型，分别为一阶传递函数模型、二阶传递函数模型、三阶传递函数模型。3.根据权利要求2所述的一种伺服阀阀芯位置模型监控检测方法，其特征在于，一阶传递函数模型如式(7)所示。其中，T
sv
为时间常数；K
sv
为伺服阀前向增益。二阶传递函数如式(8)所示。其中，ω
sv
为伺服阀的固有频率，ζ
sv
为伺服阀的阻尼比，K
sv
为伺服阀前向增益。三阶传递函数如式(9)所示。其中，K
vf
为力回路开环放大系数，ω
sv
为伺服阀的固有频率，ζ
sv
为伺服阀的阻尼比，K
sv
为伺服阀前向增益。将模型进行离散后，一阶模型存在3个辨识参数，二阶模型存在5个辨识参数，三阶模型存在6个辨识参数。4.一种伺服阀阀芯位置模型监控检测系统，其特征在于，包括作动器输入指令模块(1)、第一比较器(2)、PID调节器(3)、作动器传感器反馈增益模块(4)、L
‑
M算法模块(5)、伺服阀阀芯位置模型(6)、第二比较器(7)和伺服控制系统故障监控软件(8)；作动器输入指令模块(1)和作动器传感器反馈增益模块(4)的输出端连接第一比较器(2)的输入端，第一比较器(2)的输出端连接PID调节器(3)，PID调节器(3)的输出端分别连接L
‑
M算法模块(5)和伺服阀的输入端，伺服...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘栩，张惠娟，沈先坤，杨锋，张宇，常勇，刘斌，阮峥，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心，
类型：发明
国别省市：