壓縮式垃圾車液壓系統故障診斷方法探索

周暉

摘 要 隨著我國城市化進程的不斷加快，為了促進城市的環保事業，垃圾車的數量越來越多，所以發生故障的可能性也更多，壓縮式垃圾車是典型的液壓系統驅動的設備，一旦發生故障，傳統的故障診斷方法難以滿足現場的檢修要求。對壓縮式垃圾車的液壓系統進行分析，根據實際情況，建議使用在向量機基礎上的垃圾車液壓系統故障診斷方法。AMEsim是一款功能強大的仿真軟件，利用該軟件，可以對垃圾車的液壓系統未知故障樣本進行測試。

關鍵詞 壓縮式垃圾車 液壓系統 故障診斷 探索

中圖分類號：TP271 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.07.026

Abstract With the accelerating process of urbanization in our country， in order to promote the city's environmental protection cause， the increasing number of garbage truck， so the occurrence of the possibility of failure more， compression type garbage truck is driving the typical hydraulic system of equipment， once fault occurs， the traditional fault diagnosis method can not meet the requirements of on-site maintenance. The hydraulic system of the compression type garbage truck is analyzed. According to the actual situation， the fault diagnosis method of the hydraulic system of the garbage truck based on the vector machine is proposed. AMEsim is a powerful simulation software， the software can be used to test the unknown fault samples of the hydraulic system of garbage trucks.

Key words compression type garbage truck； Hydraulic System； fault diagnosis； exploration

液壓系統是很多典型設備的驅動系統，對于壓縮式垃圾車來說，更是核心的組成部分，液壓系統能夠正常工作，液壓系統發生故障能夠快速、準確地診斷出來，對于垃圾車的正常使用有著重大的影響。縱觀各類液壓系統的故障診斷方法，主要有：基于規則的專家系統故障診斷、神經網絡故障診斷、模糊診斷系以及其它一些基礎統計學方法上。這幾種液壓系統故障診斷方法各有各的優缺點，每種故障診斷方法都存在著一定的缺陷，有沒有一種方法能夠對液壓系統故障診斷有更好的效果呢？國外科學家根據對數學相關理論的研究，提出了支持向量機法，而且這種方法已經在一些設備診斷中得到了應用，并取得一定成果，但是也必須要認識到，目前這種方式研究相對比較少，所以，應該進行參數優化。進行參數優化，就要對系統進行建模、仿真。AMEsim是一款功能強的建模仿真軟件，文章將利用它來展開工作。根據實際情況，文章把SVM 方法引入到研所是垃圾車液壓系統故障診斷中，并且通過優化網格，對液壓系統的相關參數進行優化。

1 壓縮式垃圾車液壓系統的簡要分析

圖1是某型號的壓縮式垃圾車的簡單模型，從圖1我們可以看出，該垃圾車的主要組成部分有：底盤、箱體、電控系統、液壓系統以及填充器，這款車采用了后裝壓縮和雙向壓縮技術，這就能夠很好的實現對垃圾的收集和轉運，同時，還具有可處理垃圾容量大、設備整體安全系統高等特點。

通過對設備的分析，我們根據其動作的規律將其液壓系統分為翻桶系統、舉升系統、推鏟系統、滑板系統、刮板系統。同時，該液壓系統中沒有反饋環節，是典型的開環式控制方法，該液壓系統的動力裝置是一臺雙聯齒輪泵，齒輪的旋轉以后，帶動液壓馬達旋轉，然后把運動傳輸給動力裝置，通過電控系統來完成對其液壓系統等定位、速度等控制液壓系統中應用了集成油塊，通過這些油塊，從液壓系統中進來的壓力油合理地分配給了分支液壓系統，實現設備的正常工作。雙聯齒輪泵提供的高壓油進入集成閥塊，高壓油被分配給相應的油路，使各機構完成相應的作業動作。

2 故障診斷方法研究

根據垃圾車的液壓原理我們可以知道，該液壓系統存在著多個變量，同時，由于系統中存在著發熱、泄露等現象，各主要部件之間的重要參數，例如壓力、流量等，并不是線性的關系，難易直觀地找到規律，一旦系統發生故障，參數也會相應地發生變化，要想找出故障的發生規律，就必須要對系統這些原本就非線性關系的參數進行分析，要想實現對這些非線性變量的恰當分析，就必須通過一種合適的方法，這里就提出了支持向量機的方法。通過這種方式，能夠很好地發現這些非線性參數之間存在的聯系，從而為排除液壓系統故障和以后的液壓系統故障診斷提供幫助，非常具有實際意義。

數據的獲取以及預處理。要想比較準確地分析垃圾車的液壓系統進行分析，應該選擇系統中有典型意義的部位的參數，例如該部分的流量、壓力等。我們可以先進行一個假設，該系統中一共可能發生的故障有S種，每種故障的代號為u（u的范圍是從1到s），這就可以對預設的S種故障情況下，壓力、流量等相關的系統參數進行統計，可以得到S中故障特征向量（—），為了使公式后期的運算速度更快，應該進行收斂速度分析，從而得到 = ，式中，是原始的數據，和分別代表了最大值和最小值。

我們知道，針對壓縮式液壓車的液壓系統來說，其主要部位的壓力、流量參數非線性程度比較大，這就使我們很難準確地進行建模，這就為故障的自動診斷帶來了困擾，但是，在支持向量機中引入高斯核函數，就可以極大地提高診斷效率。

對上面的式子進行聯合求解，可以得到

%＼和C的最優參數。要想確定這個參數的最優參數，建議使用網格法，這種方法就是將要處理的事情，劃分成有規律的網格，然后通過合理的算法，找到最優的數據點，這種算法適應能力強，通過他們確定＼和C的最優參數。

整理好分析所需要的數據以后，將數據代入液壓系統，就可以得到診斷的結果。

3 仿真部分

AMEsim軟件具有強大的液壓部件庫，通過液壓部件庫，能夠很方便地對常見的液壓系統進行搭建，在搭建壓縮式垃圾車的液壓系統時，為了保證系統的仿真精度，其參數應該選用前面設計好的參數，另外的參數不要修改，以軟件默認的為主。

通過前面對壓縮式垃圾車液壓系統的分析，我們知道該液壓系統的主要組成部分，從實際的應用來看，進行垃圾處理的時候，翻桶回路應用得最多，因此，可以把它作為仿真研究的重點，其余的都采用類似的方法得到仿真結果。

應用AMEsim來進行系統故障的模擬，顯然，翻桶支路的故障發生必然會有相關關參數的變化，所以，我們可以根據故障發生時候的參數，來用軟件對故障進行再現模擬。

我們可以設置10種常見的垃圾車液壓系統故障，采用液壓泵的效率來體現，同時設置液壓泵泄露系數等。其余回路的故障仿真，參考翻桶回路來進行，并且將參數保留好，以便下一步分析。

診斷分析。MATLAB軟件具有強大的數據分析功能，通過MATLAB軟件，能夠快速發現數據之間的內在聯系。通過前面的仿真，我們得到了故障樣本庫，從樣本庫隨機籌集200個樣本當做訓練集、130個樣本作為測試集，使用MATLAB編寫程序，應用網格尋優法，可以得到最優交叉驗證準確率，然后建立基于SVM混淆矩陣：

通過混淆矩陣我們可以看到，利用SVM方法以后，其故障診斷的精度達到了98%以上，然后將這個結果和其他的故障診斷方法進行比較（見表1）。

通過對比我們可以很直觀地發現，應用SVM優化以后，其診斷的成功率提高了很多，并且測試時間也相對比較短，這就說明了SVM方法能夠有效用于壓縮式垃圾車的故障診斷中。

仿真的結果必須要進行驗證，為了證明上面結論的可行性，我們利用訓練集建立起的SVM分類模型對200個訓練集樣本進行預測還原，得到了SVM方法的預測還原接近100%，因為訓練集本身就是隨機抽取的，這就證明了仿真結果的可行性。

4 結論

液壓系統在很多車輛中得到了廣泛的應用，使用頻率較高的液壓系統，難免會發生各種各樣的故障，但是，很多故障都是有前兆的，通過相關的專業知識，能夠有效提高液壓系統的故障診斷結果正確度。通過對壓縮式垃圾車液壓系統故障診斷的分析，我們得到了以下的結論：相對而言，支持向量機的垃圾車液壓系統故障診斷思路具有明顯的可行性，能夠提高診斷的效率和提升診斷的成功率；合理的核函數和懲罰因子C對于液壓系統故障診斷精度的提高有著關鍵性的作用；通過實際的AMEsim建模分析以后，可以看到，應用支持向量機的方法確實有著明顯的可行性，對于指導實踐工作有著重要的意義。希望本文能夠對相關的工作人員產生一定的指導意義。

參考文獻

[1] 朱洪鵬.垂直式垃圾轉運車液壓控制系統設計與仿真[D].大連交通大學，2014.