機電控制系統故障診斷策略淺析

王岳軍，于 靜（天津市源峰科技發展有限責任公司，天津 300350）

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機電控制系統故障診斷策略淺析

王岳軍，于 靜
（天津市源峰科技發展有限責任公司，天津 300350）

摘 要：對繼電控制系統故障進行診斷，需要掌握整個系統運行原理，結合故障表現形式，來選擇合適的診斷技術，爭取有效確定故障發生原因，并基于此采取措施進行處理，提高系統運行效率。本文結合機電控制系統運行原理，對故障診斷策略進行了簡要分析。

關鍵詞：機電；控制系統；故障診斷

0　引言

故障診斷即通過系統運行狀態的監測，結合故障表現形式，利用專業技術來確定故障發生原因，作為系統運行管理與維護的重要依據，爭取不斷提高系統運行綜合效率。

1　機電控制系統運行原理

（1）系統概述。機電控制系統主要目的就是將被控對象維持在目標范圍內，一般設置有傳感裝置來對對象運行狀態信息的監測收集，然后通過控制中心對各項信息進行分析，發布指令由執行裝置來完成，達到設計的控制目的［1］。常見有三種控制方式，即開環控制、偏差調節閉環控制以及復合控制。對機電控制系統故障進行診斷，即通過對運行系統信息的實時監測，及時確定發生位置，并采取措施進行處理。

（2）控制方式。1）開環控制。與其他控制方式相比，此種方式應用最為簡單，但是不具備糾偏能力，控制精度比較低，且容易受外界因素影響，而造成控制參數出現偏差，降低控制效果。特行參數被干擾后，將會直接反應到被控量上，使得被控量與即給定量出現偏差，且系統無法自主修正，影響控制準確性。2）閉環控制。以偏差調節閉環控制方式，在應用時被控量需要與給定值進行比較，因此被控量信號需要沿著前向通道與反饋通道進行往復循環閉路傳送，形成閉合回路［2］。與其他控制方式相比，此種控制方式，在受到外界因素影響，被控量出現偏差后，存在一個控制作用對該偏差進行修整糾偏，使其與期望值保持一致。3）復合控制。此種控制方式即將開環控制與閉環控制進行組合的方法，將閉環控制回路作為基礎，對其加入一個輸入信號或者擾動作用順饋通路，便可以有效提高系統控制精度，對外界因素影響產生的偏差進行糾偏調整。此種控制方式在實際應用中，主要擾動已經被有效補償，降低了反饋控制系統設計難度，具有良好的控制效果。

2　系統故障診斷要點

（1）故障檢測。在對系統進行故障檢測前，需要假設故障發生后各項參數發生變化，如狀態變量、輸出變量、殘差變量變動，為故障檢測的前提。對系統進行故障檢測，原則上就是確定發生故障的過程，對非正常狀態進行檢測。將系統各項參數作為檢測對象，在標稱情況下，假設在某不確定性情況下該變量符合已知條件，這樣只要該參數發生變化，便可以確定系統運行出現故障［4］。

（2）故障診斷。故障診斷即根據各項運行數據的殘差方向以及結構，來確定故障發生位置，并根據故障表現形式判斷其種類，初步判斷故障發生時間與原因，然后采取專業技術進行詳細分析，最后根據結果進行故障評價并得出處理策略。其中，在對故障進行分類時，應以影響程度大小為依據，便于處理措施的選擇。而最后階段的故障評價與處理，應根據診斷結果，綜合故障類型、影響程度等，來確定修復處理技術，爭取對故障進行有效隔離，或者降低故障影響范圍。另外，故障診斷測試又可以分為故障監測和實驗性測試兩部分，故障監測主要在故障發生前展開，診斷對象處于正常作業狀態，通過對其進行在線測試，預測可能會出現的故障。而實驗性測試則是在故障發生后進行，通過測試能夠及時定位故障位置，并根據故障特點進行分類。且在進行實驗性測試時，需要停止診斷對象作業，提高測試結果準確性。

（3）故障修復。在得到故障診斷結果后，采取措施來對系統所存故障進行處理修復，通過改變空置率或者系統重構，使得系統在發生故障的同時，還可以維持良好的運行狀態。故障修復對于維持系統可靠運行具有重要意義，需要將前兩階段所得信息結合起來，編制合理有效的修復方案，選擇可行性最高的修復技術，降低故障影響范圍。

3　機電控制系統故障診斷策略

機電控制系統故障診斷，主要包括兩個方面，即檢測設備運行狀態，以及對發現的設備故障進行診斷分析，以此來及時消除存在的各類問題，保證系統可以正常運行。我國機電控制系統診斷研究比較晚，很多診斷技術在實際應用中還不成熟，目前常用的診斷方法如基于機理研究診斷理論方法、基于信號處理與特征提取故障診斷、振動信號診斷、模糊診斷理論與方法、故障診斷灰色系統理論與方法、故障樹分析診斷方法以及故障診斷專家系統理論與方法。對于不同的診斷方法，所對應的情況不同，在選擇時需要從實際情況出發，總結故障表現形式，來選擇合適的診斷方法，判斷故障發生原因，并以此為基礎確定故障處理措施。

例如機電控制系統出現內部控制干擾故障，便需要對內部結構進行診斷，確定系統工藝、結構、線路、電源以及底線是否存在故障，同時還需要對各元件性能進行檢測，因為內部干擾具有很強的偶然性和隨機性。內部干擾故障可以分為固定干擾與過渡干擾兩種，其中固定干擾即信號串擾、反射噪聲以及饋電系統干擾。另外，控制系統還存在外部干擾故障，主要是外部裝置串擾到內部裝置，干擾形式比較多，如雷擊、閃電等自然因素對系統結構產生的干擾。對于不同的故障類型，需要準確確定診斷對象，選擇合適的診斷技術，安排專業人員負責，有效檢測造成故障發生的原因，且有目的性的采取措施進行處理，維持系統的正常運行。

4　結束語

對機電控制系統進行故障診斷，需要基于系統結構特點進行分析，確定故障診斷要求，按照專業規范，對控制系統進行診斷，及時發現可能會出現的故障隱患，而對于已經出現的故障，則需要確定其發生原因，并進行分類，選擇有效的措施進行處理，保證系統能夠正常運行。

參考文獻：

［1］宋麒麟.數控機床控制及故障診斷系統設計與實現［D］.華東理工大學，2012.

［2］徐玲玲.民機機電系統故障診斷研究［D］.南京航空航天大學，2011.

［3］朱慧妍，羅麗賓.機電控制系統的分析與故障診斷［J］.內江科技，2012（05）：66.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.150

作者簡介：王岳軍（1979-），男，山西襄垣人，本科，研究方向：機電一體化。