【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于飞机检测，涉及一种航空伺服作动测试台故障监测装置及方法。
技术介绍
1、在现代航空工业中，伺服作动系统扮演着至关重要的角色。伺服作动系统广泛应用于飞行控制、起落架操作和其他关键飞行系统。为了确保飞行安全和可靠性，必须在飞机装配前对作动筒进行全面、细致的监测和诊断。故障监测和模拟对于识别潜在问题、预防事故、降低维修成本以及提高系统的整体性能具有重大意义。
2、为了实现高效的故障监测，需要采用多种传感器进行全面的数据采集。这些传感器包括压力传感器、温度传感器、加速度传感器和位置传感器等。多种传感器协同工作，可以提供丰富的数据信息，有助于全面了解伺服作动系统的运行状态。通过对这些数据进行分析，可以识别出细微的异常和趋势，从而及早发现故障。在实际应用中，通过将多种传感器和机器学习技术相结合，可以构建一个智能化的故障监测系统。这个系统不仅能够实时监测伺服作动筒的工作状态，还能对数据进行持续学习和优化，提高故障检测的准确性和效率。例如，当压力传感器检测到异常波动时，系统可以结合温度传感器的数据，判断是由于温度变化引起的正常反应，还是潜在的故障信号。加速度传感器和位置传感器的数据则可以帮助确定故障的具体部位和性质，为维修人员提供精准的指导。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种航空伺服作动测试台故障监测装置及方法，用于飞机伺服作动系统装配前的监测。本专利技术通过震动、位移、载荷、功率、压力、流量和温度等多种传感器对液压伺服作动系统进行监测，并结合机器学习方法智能判断故
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种航空伺服作动测试台故障监测装置，所述的故障监测装置包括液压测试系统和控制系统，其中，液压测试系统用于模拟伺服作动系统故障并通过各种传感器采集数据，控制系统用于控制液压测试系统达到所需监测条件，采集监测数据并输出监测结果。
4、所述液压测试系统包括油箱1、过滤器2、液压泵3、3个电磁阀、3个可调节流阀、先导式电磁溢流阀10、蓄能器11、伺服阀12、安全阀13、负载14和监测传感器组；所述的过滤器2连接在油箱1出油端，液压泵3连接在过滤器2的出油端，液压泵3出油端依次连接可调节流阀a 7和伺服阀12，伺服阀12通过两条管路连接待监测伺服作动系统25中的作动筒的活塞两侧，伺服阀12用于精确控制伺服作动系统25中作动筒的运动位置和速度，其出油端与油箱1连接，使用后的液压油流回油箱1中，作动筒活塞两侧连接有管路，管路上设置电磁阀a4和可调节流阀b 8，所述的负载14重250kg，使用时作用于伺服作动系统25中作动筒的顶部，用于模拟作动筒内泄露故障；液压泵3与可调节流阀a 7之间的管路上设置有两个支路，其中一个支路上依次连接电磁阀b 5和可调节流阀c 9，可调节流阀c 9出油端与油箱1连接，用于模拟液压泵漏液故障，另一个支路上设置先导式电磁溢流阀10，其出油端与油箱1连接，先导式电磁溢流阀10常开，用于精确调节液压测试系统中的溢流压力；可调节流阀a7与伺服阀12之间的管路上亦设置有两个支路，其中一个支路上设置有安全阀13，安全阀13出油端与油箱1连接，安全阀13常开，用于保护液压测试系统免受过高压力的损害，另一个支路上依次连接电磁阀c 6和蓄能器11，用于储存和释放液压能量，以平衡系统压力和补充流量，且电磁阀c 6常开；液压测试系统中的各电磁阀作为管路开关，决定所在管路的连通与关闭，各可调节流量阀用于调节所在管路的液体流量；监测传感器组包括多个流量计15、多个压力表16、多个压力传感器17、多个温度传感器18、液位传感器19、功率传感器20、震动传感器21、光纤应变传感器22、力传感器23、位移传感器24，其中：油箱1处设置液位传感器19和温度传感器18，分别用于监测油箱1液压油的液位及温度；液压泵3处设置功率传感器20、震动传感器21和温度传感器18，分别用于监测液压泵3的功率消耗、震动情况和温度；可调节流阀a 7两端均设置有压力表16，用于读取压力值；伺服阀12与伺服作动系统25中作动筒连接的两条管路上均设置有压力传感器17和温度传感器18；设置有电磁阀a 4和可调节流阀b 8的管路上设置流量计15；伺服作动系统25中作动筒上设置光纤应变传感器22、力传感器23和位移传感器24，其中，光纤应变传感器22用于监测作动筒内泄露导致的应力变化，力传感器23用于监测作动筒上的负载14重量，位移传感器24用于监测作动筒的移动位移。
5、所述的控制系统用于控制液压测试系统中的各硬件用于模拟各种伺服作动系统故障，同时采集液压测试系统中的监测传感器组的监测数据，控制系统中搭载深度学习模型，以模拟故障的监测数据为输入，以故障类型为输出进行训练，训练后用于全面分析并有效检测各种故障类型，训练后，深度学习模型的准确度大于95％。
6、所述的深度学习模型，首先将采集到的数据进行预处理后分为时间序列数据和空间数据，将时间序列数据输入到lstm网络中，同时，空间数据输入到cnn网络中进行处理；lstm网络包括两层lstm层，第一层lstm层提取时间序列数据的初步特征，这些特征涉及流量变化、功率波动等时间依赖关系和动态变化；随后，第二层lstm层进一步处理这些特征，增强对时间序列模式的理解，以捕捉更复杂的长期和短期时间依赖性；cnn网络包括卷积层一、池化层、卷积层二和展平层，卷积层一首先从空间数据中提取局部特征，如压力分布和应力变化，然后通过池化层减少特征图的维度，保留主要特征并降低计算复杂性，接着，卷积层二进一步提取高级空间特征，以增强对复杂空间模式的识别能力，最终，展平层将二维的卷积输出展平为一维数据，为后续全连接层的处理做好准备；lstm网络和cnn网络的输出特征通过融合步骤进行拼接，形成一个综合特征向量；这个特征向量输入到全连接层一，进行高维特征映射和整合，并在训练过程中应用dropout层防止过拟；全连接层二进一步处理融合后的特征，提取最终的高层特征；输出层为分类输出层，用于将特征向量映射到不同的分类标签，以检测伺服作动系统故障；如有必要，还可以增加回归输出层，用于预测故障的严重程度或其他连续值。
7、所述故障监测装置能够模拟和检测的伺服作动系统故障包括液压泵漏液、电磁阀延时和作动筒内泄露故障，还可以增加其他故障，例如作动筒抖动，液压泵3抖动等。
8、所述的深度学习模型不限于lstm网络和cnn网络，也可以为其他算法，例如transformer等。
9、进一步的，所述的故障监测装置中监测传感器还可以增加电流传感器等。
10、本专利技术还提供一种航空伺服作动测试台故障监测方法，基于上述故障监测装置实现，所述的故障监测方法包括如下步骤：
11、步骤1，确定数据集：将作动筒连接在故障监测装置中，利用故障监测装置模拟各类故障，并采集震动、位移、载荷、功率、压力、流量和温度等多种传感器的监测数据作为故障数据，此外，采集作动筒正常工作状态下的监测数据作为非故障数据，将这些数据整理成时间序列，并标记正常状态和不同情况的故障数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种航空伺服作动测试台故障监测装置，其特征在于，所述的故障监测装置包括液压测试系统和控制系统，其中，液压测试系统用于模拟伺服作动系统故障并通过各种传感器采集数据，控制系统用于控制液压测试系统达到所需监测条件，采集监测数据并输出监测结果。
2.根据权利要求1所述的一种航空伺服作动测试台故障监测装置，其特征在于，所述的故障监测装置具体结构为：
3.根据权利要求2所述的一种航空伺服作动测试台故障监测装置，其特征在于，所述的液压泵(3)与可调节流阀A(7)之间的管路上还设置有另一个支路，该支路上设置先导式电磁溢流阀(10)，其出油端与油箱(1)连接，先导式电磁溢流阀(10)常开，用于精确调节液压测试系统中的溢流压力；可调节流阀A(7)与伺服阀(12)之间的管路上设置有两个支路，其中一个支路上设置有安全阀(13)，安全阀(13)出油端与油箱(1)连接，安全阀(13)常开，用于保护液压测试系统免受过高压力的损害，另一个支路上依次连接电磁阀C(6)和蓄能器(11)，用于储存和释放液压能量，且电磁阀C(6)常开。
4.根据权利要求2所述的一种航空伺服作动测
5.根据权利要求4所述的一种航空伺服作动测试台故障监测装置，其特征在于，所述的深度学习模型的准确度大于95％。
6.根据权利要求2所述的一种航空伺服作动测试台故障监测装置，其特征在于，所述故障监测装置能够模拟和检测的伺服作动系统故障包括液压泵漏液、电磁阀延时和作动筒内泄露故障。
7.一种航空伺服作动测试台故障监测方法，基于权利要求1-6任一所述的故障监测装置实现，其特征在于，所述的故障监测方法包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种航空伺服作动测试台故障监测方法，其特征在于，所述的步骤1中，所模拟的伺服作动系统故障包括液压泵漏液故障、电磁阀延时故障和作动筒内泄露故障，三种故障数据采集方式具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种航空伺服作动测试台故障监测装置，其特征在于，所述的故障监测装置包括液压测试系统和控制系统，其中，液压测试系统用于模拟伺服作动系统故障并通过各种传感器采集数据，控制系统用于控制液压测试系统达到所需监测条件，采集监测数据并输出监测结果。
2.根据权利要求1所述的一种航空伺服作动测试台故障监测装置，其特征在于，所述的故障监测装置具体结构为：
3.根据权利要求2所述的一种航空伺服作动测试台故障监测装置，其特征在于，所述的液压泵(3)与可调节流阀a(7)之间的管路上还设置有另一个支路，该支路上设置先导式电磁溢流阀(10)，其出油端与油箱(1)连接，先导式电磁溢流阀(10)常开，用于精确调节液压测试系统中的溢流压力；可调节流阀a(7)与伺服阀(12)之间的管路上设置有两个支路，其中一个支路上设置有安全阀(13)，安全阀(13)出油端与油箱(1)连接，安全阀(13)常开，用于保护液压测试系统免受过高压力的损害，另一个支路上依次连接电磁阀c(6)和蓄能器(11)，用于储存和释放液压能量，且电磁阀c(6)常开。
4.根据权利要求2所述的一种航空伺服作动测试台故障监测装置，其特征在于，所述的深度学习模型，首先将采集到的数据进行预处理后分为时间序列数据和空间数据，将时间序列数据输入到lstm网络中，同时，空间数据输入到cnn网络中进行处理；lstm网络包括两层lstm层，第一层ls...
【专利技术属性】
技术研发人员：李池，李柠汐，宁俊义，张彬，王德君，房久博，
申请(专利权)人：沈阳飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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