一种基于半定量sdg模型的amt重型越野车换档过程故障诊断方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法及系统。该方法利用半定量SDG模型进行AMT重型越野车换档过程的故障诊断，在对传动系统动力学和自动换档操纵系统进行分析并建立数学模型的基础上，建立AMT换档过程的SDG模型，充分考虑影响换档过程的各个变量，并根据实际条件和需求简化某些节点，利用传感器检测到的数据，判断各节点符号并计算各节点的模糊隶属度，以此确定相容通路，根据最大-最小合成法计算每个相容通路的模糊隶属度以及相容通路候选故障源的隶属度，得到各候选故障源发生故障可能性的大小。从故障发生可能性最大的故障源开始分析，找到发生故障的部位，完成故障诊断，这样就大大提高了故障诊断的效率。
【专利说明】一种基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障 诊断方法和系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基于半定量SDG(Signed Directed Graph,符号有向图）模型进行换 档过程故障诊断的基础领域，尤其涉及一种基于半定量SDG模型的AMT (Automated Manual Transmission,机械式自动变速器）重型越野车换档过程故障诊断方法和系统。
【背景技术】
[0002] AMT是基于干式离合器和机械变速器的自动机械变速器。近年来，AMT以其低成 本、高传动效率、有效减少驾驶疲劳等优势，在重型越野车辆上得到了广泛的应用。AMT是集 机、电、液及自动控制理论的工程应用于一体的复杂产品，先进的故障诊断算法是AMT系统 开发的关键技术之一。
[0003] 目前，对于AMT自动操控系统换档过程故障诊断的方法主要有：解析冗余法；从故 障发生的时间和部位对自动变速操控系统进行分析，并建立Simulink模型来对故障进行 诊断的方法；基于AMT系统的混杂特性，对自动变速操控系统进行故障诊断的方法。以上方 法虽然可以诊断出自动操纵系统的故障，但是存在以下两点缺陷：（1)没有从传动系统和 自动操控系统对AMT换档过程进行故障诊断，有失全局性；（2)查找故障源的时间较长，效 率较低。
[0004] 本发明以AMT自动操控系统为研究对象，将半定量SDG模型应用到换档过程的故 障诊断中。SDG模型是描述大规模复杂系统的一种有效方式，可以直观地反映系统的因果 关系和故障的传播路径，在故障诊断和安全评价领域得到了广泛的研究并取得了一定的成 果。最初的SDG模型是完全定性的，随着研究的深入以及应用的需要，一些定量信息被引入 到SDG模型中，形成了半定量SDG模型。通过SDG模型的节点和有向边，AMT系统各个变量 相互之间的影响关系被清晰地表示出来，为AMT故障诊断技术提供了模型依据。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的是为了解决AMT重型越野车换档过程故障诊断全局性差、诊断 效率低的问题，实施例中提供了一种基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障 诊断方法和系统，对传动系统动力学以及自动换档操控系统进行分析并建立数学模型。根 据数学模型以及相关经验知识，建立换档过程的SDG模型，充分考虑影响换档过程的各个 变量，并根据实际条件和需求简化某些节点，利用传感器检测到的数据，判断各节点符号并 计算各节点的模糊隶属度，以此确定相容通路，根据最大-最小合成法计算每个相容通路 的模糊隶属度以及相容通路候选故障源的隶属度，得到各候选故障源发生故障可能性的大 小。从故障发生可能性最大的故障源开始分析，找到发生故障的部位，完成故障诊断。
[0006] 本发明提供的技术方案如下：
[0007] -种基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法，其特征在于， 包括以下步骤：
[0008] 步骤1，AMT重型越野车换档过程分析；
[0009] 步骤2, AMT重型越野车换档过程SDG模型的建立及模型的简化；
[0010] 步骤3,基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断。
[0011] 进一步的，步骤1具体包括：
[0012] 步骤1. 1，正常换档过程流程分析；
[0013] 步骤1. 2,传动系统动力学分析；
[0014] 步骤1. 3,自动换档操纵系统数学建模。
[0015] 其中，步骤1. 2与步骤1. 3执行不分先后顺序。
[0016] 进一步的，步骤1. 1中，正常换档过程共分为6个阶段，如图3所示。
[0017] 进一步的，步骤1. 2中，变速器输入轴部分的动力学公式为：
[0018]
【权利要求】
1. 一种基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法，其特征在于，包 括以下步骤： 步骤1，AMT重型越野车换档过程分析； 步骤2, AMT重型越野车换档过程SDG模型的建立及模型的简化； 步骤3,基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断。
2. 根据权利要求1所述的基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方 法，其特征在于，步骤1具体包括： 步骤1. 1，正常换档过程流程分析； 步骤1. 2,传动系统动力学分析； 步骤1. 3,自动换档操纵系统数学建模。 其中，步骤1. 2与步骤1. 3执行不分先后顺序。
3. 根据权利要求2所述的基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方 法，其特征在于，步骤1. 1中，正常换档过程共分为6个阶段，如图3所示。
4. 根据权利要求2所述的基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方 法，其特征在于，步骤1. 2中，变速器输入轴部分的动力学公式为： + Mt ( 1 ) hh 变速器输出轴部分的动力学公式为： r , Μ, ^ = --Mf (2) i 公式（1)-⑵中：MS-同步器摩擦锥面传递的摩擦扭矩;Mi-轴承摩擦、搅油损失等效 到变速器输入轴上的阻力矩；-地面阻力矩；一变速器输入轴转动角速度；ω2-变速 器输出轴转动角速度4一离合器从动盘、一轴齿轮、中间轴齿轮及各档位的常啮合齿轮等 换算到变速器输入轴上的转动惯量；J 2-与变速器输出轴相连的整车惯量等效到变速器 输出轴上的转动惯量山一中间轴和输入轴常啮合齿轮传动比；ix-X档齿轮副的传动比； i〇-主减速器和轮边减速器的总传动比。
5. 根据权利要求2所述的基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方 法，其特征在于，步骤1. 3中，自动换档操纵系统数学模型为： Fs = ks(P4S4-P3S3) (3) sin a (4) 公式（3)-(4)中：FS-作用于同步器的换档力；ks-换档杠杆传动比；P3-换档油缸有 杆腔内工作压力；33-换档油缸有杆腔油压作用有效面积；P4-换档油缸无杆腔内工作压 力；3 4-换档油缸无杆腔油压作用有效面积；μ s-同步器摩擦锥面的摩擦系数；R-同步器 摩擦锥面的平均半径；α -同步器摩擦锥面的半锥角度。
6. 根据权利要求1所述的基于半定量SDG模型的ΑΜΤ重型越野车换档过程故障诊断方 法，其特征在于，步骤2具体包括： 步骤2. 1，以4档升5档为例，建立换档过程②-⑤阶段的SDG模型； 步骤2. 2,根据系统实际条件和需求删除不可测节点，简化SDG模型。
7. 根据权利要求1所述的基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方 法，其特征在于，步骤3具体包括： 步骤3.1，根据节点的报警上下限、正常上下限和观测值，计算各节点模糊隶属度μ和 节点符号； 步骤3. 2,对节点和有向边进行分析，删除正常节点和非相容通路，得到SDG故障模型； 步骤3. 3,根据SDG故障模型中的节点符号和支路符号，写出所有的相容通路； 步骤3. 4,根据最大-最小合成法计算各个相容通路的模糊隶属度； 步骤3. 5,根据故障源隶属度和其所在相容通路隶属度，得到候选故障源发生故障可能 性； 步骤3. 6,从发生故障可能性最大的候选故障源开始检测，若其发生故障，转入步骤 3. 7,若其未发生故障，忽略该候选故障源，转入步骤3. 5继续依次检测发生故障可能性最 大的候选故障源； 步骤3. 7,确定发生故障的候选故障源即为故障所在，流程结束。
8. 根据权利要求1-7之一所述的基于半定量SDG模型的换档过程故障诊断方法，其特 征在于，所述变速器为重型越野车自动机械变速器。
9. 一种基于半定量SDG模型的ΑΜΤ重型越野车换档过程故障诊断系统，其特征在于，包 括以下装置： 用于换档过程分析的装置； 用于换档过程SDG模型建立及模型简化的装置； 用于基于半定量SDG模型的换档过程进行故障诊断的装置。
【文档编号】F16H61/12GK104235348SQ201410409367
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】刘海鸥, 孟冬梅, 赵亦农, 陈慧岩 申请人:北京理工大学