专利名称：基于多层模糊匹配算法的液压机状态评价方法
技术领域：
本发明属于液压机状态判定技术，特别是一种基于多层模糊匹配算法的液压机状
态评价方法。
背景技术：
传统监测诊断算法一般用采样状态信息与理论信息进行简单对比的方案，这种方案对液压机数字量状态信息的监测诊断较为有效，但是对于模拟量信息的衡量有较大缺陷，液压机系统的监控离不开大量的模拟量信息，例如压力、流量、速度等，必须采用更为有效的算法将模拟量信息监控与数字量监控统一起来，作为液压机整体状况监控指标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多层模糊匹配算法的液压机状态评价方法
实现本发明目的的技术解决方案为一种基于多层模糊匹配算法的液压机状态评价方法，分为三个环节信息比对、信息融合与判断结论，首先，信息比对环节是将液压机按工况分段处理，即液压机工作状态分为静止、快下、压制、保压、泄压、回程、液压垫顶出、退回、冲裁，在每个状态下，为所有参量建立数据特征表，按时间采集数据并比对相应数据特征表，计算采集结果与对应数据特征表相应值的相近度，将所有量的相近度建立相近度表； 其次，信息融合环节分为两层，第一层又分为两部分，第一部分是处理模拟量的信息融合，根据需要采集量的种类，分别为每种量给出权值，该权值的给出与液压机运行历史状况有关，结合相近度表与各类模拟量信息权值计算模拟量总体情况指数；第二部分是处理数字量信息融合，其相近度值非零即一 ；第二层，给出模拟量权重，给出数字量权重，计算液压机整体运行指数； 再次，判断结论环节，先应建立液压机状态系统专家库，该库的数据处理如下液压机各种典型状态下的各种模拟量与数字量与健康状态下的数据表进行数据信息比对环节后入库，实时采集的数据经过信息比对环节后产生相近度表，将该相近度表与液压机状态系统专家库中的各项信息进行相似度分析，找出该相近度表与专家库系统中最相似的状态，并指出其相似度数值，最终液压机状态结论的数值表示分为三部分液压机总体运行指数、液压机最相似状态与相似度。 本发明与现有技术相比，其显著优点(l)能够有效的解决液压机状态模型的高度非线性的问题；(2)在液压机处于不同使用状况与健康状况下，能够灵活的完成液压机状态的评价。 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图是本发明基于多层模糊匹配算法的液压机状态评价方法的流程图。
具体实施例方式
结合附图，本发明基于多层模糊匹配算法的液压机状态评价方法，是根据液压机
状态监控原理设计而成的，通过信息比对、信息融合与判断结论三个环节将传感器检测到信息综合处理给出液压机当前运行状况的数值评价。信息比对负责提供实时数据相近度表，信息融合基于实时数据相近度表，为每种信号赋予权值，并进行综合计算给出模拟量综合指标、数字量指标、液压机整体状况指数。判断结论给出液压机状态系统专家库的建立方法，并基于实时数据相近度表，找出相似度最高的状态，并给出相似度值。 本发明为三层结构信息比对、信息融合与判断结论。首先，信息比对环节，将液压机按工况分段处理。液压机工作状态一般分为静止、快下、压制、保压、泄压、回程、液压垫顶出、退回、冲裁等。每个状态下，所有的压力、流量、油温、滑块速度、滑块位置、液压垫速度、位置、继电器通断信息是不同的，但是同一工况下这些量基本相同或具有可预计的连续变化。在每个状态下，为所有参量建立数据特征表，按一定采集时间采集数据并比对相应数据特征表，计算采集结果与对应数据特征表相应值的相近度，将所有量的相近度建立相近度表。 其次，信息融合环节分为两层，第一层又分为两部分，第一部分处理模拟量的信息融合，根据需要采集量的种类，分别为每种量给出权值，该权值的给出与液压机运行历史状况有关，结合相近度表与各类模拟量信息权值计算模拟量总体情况指数。第二部分处理数字量信息融合，其相近度值非零即一，所以数字量总体情况指数只可能是零或者一。第二层，给出模拟量权重，给出数字量权重，计算液压机整体运行指数。 再次，判断结论环节，该环节首先应建立液压机状态系统专家库，该库的数据处理如下液压机各种典型状态下的各种模拟量与数字量与健康状态下的数据表进行数据信息比对环节后入库。实时采集的数据经过信息比对环节后产生相近度表，将该相近度表与液压机状态系统专家库中的各项信息进行相似度分析，找出该相近度表与专家库系统中最相似的状态，并指出其相似度数值。最终液压机状态结论的数值表示分为三部分液压机总体运行指数、液压机最相似状态与相似度。 本发明的信息比对环节基于液压机状态监控原理，即液压机在工作状态下，每个时刻，所有的健康状态信息是可以事先确定的。将液压机按工况分段处理。液压机工作状态一般分为静止、快下、压制、保压、泄压、回程、液压垫顶出、退回、冲裁等。每个状态下，所有的压力、流量、油温、滑块速度、滑块位置、液压垫速度、位置、继电器通断信息是不同的，但是同一工况下这些量基本相同或具有可预计的连续变化。在每个状态下，为所有参量建立数据特征表，按一定采集时间采集数据并比对相应数据特征表，计算采集结果与对应数据特征表相应值的相近度，相近度的计算公式为 相近度=(信号实际值-信号理论值)/abs(信号实际值-信号理论值)X信号
实际值/信号理论值，-----------------------------------------------------(1) 其中abs()为绝对值函数 以压力值为例，假设实际压力值14. 5MPa，理论压力值为15MPa，则相近度为
压力相近度=(14. 5-15)/abs(14. 5-15) X14. 5/15 =-0. 97，负号表征负相近。
将所有量的相近度建立相近度表。
本发明的信息融合环节分为两层，第一层又分为两部分，第一部分处理模拟量的信息融合，根据需要采集量的种类，分别为每种量给出权值，该权值的给出与液压机运行历史状况有关，结合相近度表与各类模拟量信息权值计算模拟量总体情况指数。第二部分处理数字量信息融合，其相近度值非零即一，所以数字量总体情况指数只可能是零或者一。第二层，给出模拟量权重，给出数字量权重，计算液压机整体运行指数。
模拟量运行指数的计算公式为 Ad=EKiXSi/N--------------------------------------------------(2) 其中Ad表示模拟量运行指数，Ki表示第i种信号相近度，Si表示第i种信号相对于模拟量运行的权值，N表示信号的总共的种类数。
整体运行指数计算公式为 Hd = (Ad X Sa+Dd X Sd) /2-------------------------------------------(3) 其中Sa表示模拟量整体权重，Dd表示数字量相近度，Sd表示数字量整体权重。 本发明判断结论环节，该环节首先应建立液压机状态系统专家库，该库的数据处
理如下液压机各种典型状态下的各种模拟量与数字量与健康状态下的数据表进行数据信
息比对环节后入库，数据入库处理公式同相近度公式，如下表液压机判断结论表。 实时采集的数据经过信息比对环节后产生相近度表，将该相近度表与液压机状态
系统专家库中的各项信息进行相似度分析，找出该相近度表与专家库系统中最相似的状
态，并指出其相似度数值。
相似度计算公式 M = E abs(Wi) XLi/N------------------------------------------------(4
) 其中M表示模拟量运行指数，Wi表示第i种信号相近度，Li表示第i种信号的相似度权值，N表示信号的总共的种类数，abs()绝对值函数。 最终液压机状态结论的数值表示分为五部分液压机总体运行指数Hd、液压机模拟量运行指数Ad，数字量运行指数Dd，液压机最相似状态与相似度M。
液压机判断结论表
MHdDdAd相似状态
权利要求
一种基于多层模糊匹配算法的液压机状态评价方法，其特征在于分为三个环节信息比对、信息融合与判断结论，首先，信息比对环节是将液压机按工况分段处理，即液压机工作状态分为静止、快下、压制、保压、泄压、回程、液压垫顶出、退回、冲裁，在每个状态下，为所有参量建立数据特征表，按时间采集数据并比对相应数据特征表，计算采集结果与对应数据特征表相应值的相近度，将所有量的相近度建立相近度表；其次，信息融合环节分为两层，第一层又分为两部分，第一部分是处理模拟量的信息融合，根据需要采集量的种类，分别为每种量给出权值，该权值的给出与液压机运行历史状况有关，结合相近度表与各类模拟量信息权值计算模拟量总体情况指数；第二部分是处理数字量信息融合，其相近度值非零即一；第二层，给出模拟量权重，给出数字量权重，计算液压机整体运行指数；再次，判断结论环节，先应建立液压机状态系统专家库，该库的数据处理如下液压机各种典型状态下的各种模拟量与数字量与健康状态下的数据表进行数据信息比对环节后入库，实时采集的数据经过信息比对环节后产生相近度表，将该相近度表与液压机状态系统专家库中的各项信息进行相似度分析，找出该相近度表与专家库系统中最相似的状态，并指出其相似度数值，最终液压机状态结论的数值表示分为三部分液压机总体运行指数、液压机最相似状态与相似度。
2. 根据权利要求1所述的基于多层模糊匹配算法的液压机状态评价方法，其特征在于 相近度的计算公式为相近度=(信号实际值-信号理论值)/abs(信号实际值-信号理论值)X信号实际 值/信号理论值，其中abs()为绝对值函数。
3. 根据权利要求1所述的基于多层模糊匹配算法的液压机状态评价方法，其特征在于 模拟量运行指数的计算公式为Ad = E Ki X Si/N，其中Ad表示模拟量运行指数，Ki表示第i种信号相近度，Si表示第 i种信号相对于模拟量运行的权值，N表示信号的总共的种类数； 整体运行指数计算公式为Hd = (AdXSa+DdXSd)/2，其中Sa表示模拟量整体权重，Dd表示数字量相近度，Sd表 示数字量整体权重。
全文摘要
本发明公开了一种基于多层模糊匹配算法的液压机状态评价方法，分为三个环节信息比对、信息融合与判断结论。信息比对负责提供实时数据相近度表，信息融合基于实时数据相近度表，为每种信号赋予权值，并进行综合计算给出模拟量综合指标、数字量指标、液压机整体状况指数。判断结论给出液压机状态系统专家库的建立方法，并基于实时数据相近度表，找出相似度最高的状态，并给出相似度值。本发明能够有效的解决液压机状态模型的高度非线性的问题；在液压机处于不同使用状况与健康状况下，能够灵活的完成液压机状态的评价。
文档编号G06F19/00GK101702188SQ20091003588
公开日2010年5月5日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者张卫, 张登峰, 曹春平, 杨国均, 苗可, 陆宝春 申请人:南京理工大学