Logic mờ là một phương phỏp ủể biểu diễn và xử lý thụng tin trong cỏc hệ thống cú cỏc sự kiện khụng rừ ràng. ðặc biệt trong lĩnh vực chẩn ủoỏn cú thể biểu diễn và xử lý cỏc kiến thức giải tớch hay xỏc suất ở dạng cỏc thuật toỏn logic mờ. Khỏc với logic nhị phõn, logic mờ cú khả năng xử lý cỏc sự kiện khụng hoàn toàn ủỳng mà cũng chẳng hoàn toàn sai. Cỏc sự kiện khụng
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 69
ủược diễn ủạt bằng cỏc giỏ trị nhị phõn mà diễn ủạt bằng cỏc giỏ trị xỏc suất mờ. Kết quả chẩn ủoỏn hư hỏng nhờ logic mờ cú thể cung cấp thụng tin về mức ủộ hay số ủo ủối với khả năng của một hư hỏng. Khi ủú, giỏ trị xỏc suất của cỏc ủiều kiện hay tiền ủề và của cả hư hỏng ủược chuẩn húa về khoảng [0,1] . Nếu cỏc triệu chứng khụng nằm trong vựng mẫu theo mức ủộ phụ thuộc (hàm phụ thuộc) thỡ khả năng hư hỏng cú thể lấy gần với ủiểm 0. Nếu triệu chứng mẫu diễn ủạt theo ngụn ngữ càng tương thớch với mẫu hư hỏng thỡ mức xỏc suất hư hỏng ủú càng gần với 1 . Nếu mức xỏc suất gần với 0, cú thể ủỏnh giỏ rằng hư hỏng ủú cú nhiều khả năng khụng xuất hiện. Tại một giỏ trị xỏc suất gần với 1, cú rất nhiều khả năng xuất hiện hư hỏng. Mặc dự rất tương tự với việc xử lý tớn hiệu theo phương phỏp thử, song khụng thể ỏp dụng khỏi niệm xỏc suất, bởi vỡ ởủõy khụng sử dụng cỏc thụng tin thống kờ về cỏc triệu chứng và hư hỏng.
ðể chẩn ủoỏn hư hỏng trờn ủộng cơ cú thể xõy dựng một mụ hỡnh ủơn giản ủể chẩn ủoỏn với logic mờ. Trờn mụ hỡnh này, mỗi hư hỏng ủược biểu diễn bằng một thuật toỏn cú chứa tất cả cỏc ủiều kiện cần thiết diễn ủạt bằng ngụn ngữ ủể nhận biết hư hỏng. Mức ủộ thực hiện cỏc tiền ủề cho biết trực tiếp mức xỏc suất của hư hỏng. ðể chẩn ủoỏn theo logic mờ cần tiến hành cỏc bước mờ húa và ủỏnh giỏ tiền ủềủểủỏnh giỏ cỏc thuật toỏn chẩn ủoỏn.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 70
ðối với một triệu chứng Si cú giỏ trị nột là S = - 0,8 mức phụ thuộc à cú giỏ trị mờ "õm tớnh” là -0.4 và giỏ trị mờ "õm tớnh mạnh” là -0.6. Mức phụ thuộc của cỏc tập mờ khỏc bằng 0. Hàm phụ thuộc ủược sử dụng là hàm tuyến tớnh từng khỳc ở dạng hỡnh thang và ở dạng bậc thang mở trờn hoặc mở dưới. Cỏc dạng hàm này cho khả năng khụng giới hạn ủể thực hiện và ủanh giỏ ủơn giản.
• ðỏnh giỏ tiền ủề và suy luận
Trong mụ hỡnh logic mờủơn giản. việc ủỏnh giỏ tiền ủềủó cung cấp cỏc giỏ trị xỏc suất hoặc mức phụ thuộc của hư hỏng, bởi vỡ mỗi trường hợp hư hỏng chỉ cú thể mụ tả bởi một thuật toỏn riờng biệt. Trong phạm vi ủỏnh giỏ tiền ủề, phức hợp cỏc mức phụ thuộc của một biểu hiện riờng lẻ tương thớch với nhau và xỏc ủịnh mức phụ thuộc của tiền ủề. Cỏc biểu hiện của cỏc khỏi niệm ngụn ngữ mụ tả bằng logic mờ khi ủú cú quan hệ với nhau theo cỏc toỏn tửVÀ, HOẶC và PHỦ NHẬN. Cỏc toỏn tử này tương ứng trong lý thuyết tập hợp là hợp logic, giao logic và bự logic.
Thực tế cho thấy việc thực hiện toỏn tử VÀ cú thể nhà toỏn tử Minimum, cũn toỏn tử HOẶC cú thể nhờ toỏn tử Maximum là ủủ. Từủú mức phụ thuộc của cỏc tiền ủề khi ủó cho cỏc hàm phụ thuộc àA và àBủược tớnh toỏn như sau:
VÀ: àA∩àB = min(àA,àB) HOẶC : àA∪àB = max(àA,àB) PHỦ NHẬN: àA’ = 1- àA
3.3. Xõy dựng hệ thống chẩn ủoỏn dó ngoại cho hệ thống thủy lực trờn mỏy xõy dựng tự hành
Nh− đó phõn tớch và kết luận phương phỏp chẩn ủoỏn thớch hợp nhất ủể chẩn ủoỏn hệ thống thủy lực trong ủiều kiện dó ngoại là phương phỏp phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp khi chuyển mạch ủột ngột cho bơm, ủộng cơ, hoặc xylanh thủy lực. Hệ thống chẩn ủoỏn cỏc phần tử cấu trỳc thủy lực ủược xõy dựng trờn cơ sở phõn tớch, ủỏnh giỏ trạng thỏi hao mũn của cỏc nhúm cấu trỳc chớnh của hệ thống truyền ủộng và ủiều khiển thủy lực trờn cỏc mỏy xõy dựng tự hành thụng qua ủỏnh giỏ mức ủộ lọt dầu trong quỏ trỡnh làm việc.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 71 3.3.1 Phỏc thảo hệ thống chẩn ủoỏn hệ thống thủy lực trong ủiều kiện dó ngoại DASYLAB so sỏnh Mụ hỡnh xử lý tớn hiệu Mụ hỡnh tham chiếu MATLAB/SIMULINK Triệu chứng hư hỏng Chẩn ủoỏn hư hỏng ðỏnh giỏ / Kết luận trạng thỏi Chuyển mạch van Phõn phối Cỏc phần tử cấu trỳc thủy lực (Quỏ trỡnh chuyển mạch) ðO VÀ XỬ Lí SƠ BỘ Cảm biến n, p, Q, t Khuếch ủại chuyển ủổi A/D
Hình 3.8: Sơ đồ cấu trúc hệ thống chẩn ủoỏn cỏc phần tử cấu
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 72
3.3.2. Cỏc thành phần của hệ thống chẩn ủoỏn 3.3.2.1. Cỏc cảm biến
Chẩn ủoỏn hệ thống thủy lực trong ủiều kiện dó ngoại cần cú 3 loại cảm biến cơ bản là cảm biến tốc ủộ quay, cảm biến ỏp suất và cảm biến lưu lượng. Ngoài ra cú thể bổ sung cỏc cảm biến nhiệt ủộ, vận tốc hoặc thiết bịủếm mạt mài ủể cú thờm thụng tin về chất lượng dầu, trạng thỏi lọt dầu và mức ủộ hao mũn của cỏc phần tử trong hệ thống.
- Cảm biến tốc ủộ quay ( Như hỡnh 3.2 của mục 3.2.1.1 ) - Cảm biến ỏp suất
OME type 511 của hóng HUBA Áp suất tuyệt ủối 0 - 25 bar Áp suất tương ủối 0 – 600 bar Output (2 dõy): 4 - 20 mA ðiện ỏp nguồn: 8 – 33 VDC
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 73
Hỡnh 3.9: Cảm biến ủo ỏp suất
- Cảm biến nhiệt ủộ khớ thải
Hỡnh 3.10: Cảm biến ủo nhiệt ủộ khớ xả
Hỡnh 3.11 thể hiện cảm biến ủo nhiệt ủộ khớ xả Pt - 100 CHLB ðức, cảm biến này thuộc loại nhiệt kế nhiệt ủiện trở với phần tử cảm biến ủược chế tạo bằng dõy Platin (Pt) quấn trờn lừi cỏch ủiện, ủặt trong vỏ kim loại cú ủầu nối ra ngoài.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 74
ðiện trở cảm biến ủược gài vào cầu ủo loại khụng cõn bằng ủể cú thể loại trừ sai số do dao ủộng của ủiện ỏp nguồn nuụi. Trong cỏc ủầu ủo này ủều cú mạch khuyếch ủại nờn tớn hiệu ra cú thếủi thẳng vào bộ gom dữ liệu.
Dải ủo 0 - 1000oC ðộ chớnh xỏc 0,5%
Cảm biến ủược lắp tại cửa xả trờn ủộng cơ thớ nghiệm
3.3.2.2. Bộ phận khuếch ủại và chuyển ủổi A/D
Bộ phận khuếch ủại và cạc A/D cần cú ủộ phõn giải và tần số lấy mẫu tương thớch với cỏc cảm biến ủể tiếp nhận và cung cấp cỏc tớn hiệu Digital cho mỏy tớnh ủể xử lý tiếp theo thời gian thực. Cỏc loại card A/D thớch hợp cho hệ thống chẩn ủoỏn dó ngoại xuất hiện nhiều trờn thị trường với giỏ cả chấp nhận ủược, thớ dụ bộ chuyển ủổi....
3.3.2.3. Bộ phận tạo lập triệu chứng hư hỏng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cỏc tớn hiệu ủo chẩn ủoỏn là cỏc quỏ trỡnh tớn hiệu ỏp suất, tớn hiệu lưu lượng và tớn hiệu tốc ủộ quay ủược ủưa vào xử lý trong một mụ hỡnh xử lý tớn hiệu bằng cụng cụ DASYLAB kết hợp với MATLAB. Mụ hỡnh tham chiếu ủó ủược xõy dựng và lưu giữ trong mỏy tớnh, cú chứa ủặc tớnh lọt dầu tại cỏc chế ủộ làm việc xỏc ủịnh của cỏc nhúm cấu trỳc mới. Mụ hỡnh tham chiếu cú thể xõy dựng theo phương phỏp mụ hỡnh húa và mụ phỏng hoặc xõy dựng bằng thực nghiệm. Cỏc thụng số chẩn ủoỏn sau xử lý ủược biểu diễn ở dạng thớch hợp ủể so sỏnh với cỏc thụng số tham chiếu ủể xõy dựng dấu hiệu hư hỏng và triệu chứng chẩn ủoỏn.
3.3.2.4. Bộ phận chẩn ủoỏn trạng thỏi kỹ thuật
Bộ phận chẩn ủoỏn cú nhiệm vụủỏnh giỏ trạng thỏi hư hỏng và dự bỏo tuổi thọ cũn lại của cỏc nhúm cấu trỳc thủy lực. Trong bộ phận chẩn ủoỏn ủó cài ủặt sẵn một thư viện cỏc cơ sở kiến thức chẩn ủoỏn là cỏc quy luật thay ủổi trạng thỏi theo thời gian sử dụng của cỏc nhúm cấu trỳc chớnh như bơm,
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 75
ủộng cơ và xylanh thủy lực. Cơ sở kiến thức chẩn ủoỏn ủược xõy dựng bằng thực nghiệm và tập hợp cỏc kinh nghiệm chuyờn gia cho mỗi hệ thống thủy lực cần chẩn ủoỏn việc chẩn ủoỏn trạng thỏi hư hỏng ủược thực hiện theo phương phỏp so sỏnh trạng thỏi S của cỏc nhúm cấu trỳc chẩn ủoỏn với ủặc tớnh thay ủổi trạng thỏi theo thời gian sử dụng : S = f ( t) , từủú xỏc ủịnh tuổi thọ cũn lại hoặc giới hạn hoạt ủộng tương ứng của hệ thống.
ðầu ra của mụ hỡnh chẩn ủoỏn là trạng thỏi kỹ thuật và tuổi thọ cũn lại của nhúm cấu trỳc thủy lực cần chẩn ủoỏn.
3.3.2.5. Mỏy tớnh ( Tương tự mục 3.2.1.5 )
3.3.2.6. ðối tượng chẩn ủoỏn
Cỏc nhúm cấu trỳc thủy lực cần chẩn ủoỏn ủược kớch hoạt bằng cỏch chuyển mạch van phõn phối từ vị trớ trung gian ủến vị trớ làm việc ( nõng, xỳc hoặc quay... ) kớch hoạt quỏ trỡnh cú thể thực hiện bằng tay. Riờng ủối với bơm thủy lực cú thể xõy dựng mạch ủo riờng, tạo tải bằng van tiết lưu.
3.3.3. Phương phỏp chẩn ủoỏn hệ thống thủy lực trong ủiều kiện dó ngoại ngoại
Cũng như ủối với ủộng cơ diesel, chẩn ủoỏn cỏc phần tử cấu trỳc của hệ thống thủy lực theo phương phỏp phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp sẽ phự hợp với ủiều kiện dó ngoại. Phương phỏp phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp dựa trờn cơ sở phõn tớch phản ứng của hệ thống theo sự thay ủổi tức thời của ỏp suất trong hệ thống thủy lực do ủú hệ thống chẩn ủoỏn sẽ cú chi phớ ủầu tư thấp, gọn nhẹ mà chẩn ủoỏn nhanh và chinh xỏc.
3.3.3.1. Phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp của bơm thủy lực
ðể ủỏnh giỏ hiệu suất thể tớch của bơm dầu thụng qua mức ủộ lọt dầu qua bơm cú thể sử dụng sơ ủồ mạch thử nghiệm như hỡnh sau:
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 76
Hỡnh 3.11: Sơủồ thớ nghiệm lọt dầu qua bơm trong quỏ trỡnh chuyển tiếp
Nếu chuyển mạch tức thời van phõn phối 2, ỏp suất hệ thống sẽ thay ủổi tức thời. Quỏ trỡnh biến ủổi ỏp suất và lưu lượng qua van tiết lưu sẽ phụ thuộc vào ủộ lớn của dũng dầu lọt QL. Phõn tớch quỏ trỡnh biến ủổi lưu lượng và ỏp suất theo thời gian khi chuyển mạch van phõn phối sẽ xõy dựng ủược dấu hiệu chẩn ủoỏn bơm thủy lực.
3.3.3.2. Phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp của ủộng cơ thủy lực
ðể ủỏnh giỏ mức ủộ lọt dầu qua ủộng cơ thủy lực cú thể sử dụng sơ ủồ mạch thớ nghiệm trờn hỡnh
Hỡnh 3.12: Sơủồ thớ nghiệm lọt dầu qua ủộng cơ thuỷ lực
nB 1 2 4 QM 3 QL Q1 nB MM 1- Bơm 2 – Van phõn phối 3- Khe hở lọt dầu 4- ðộng cơ thuỷ lực 4 3 2 1 QB QDr QL nB 1 - Bơm 2 - Van phõn phối 3 - Khe hở lọt dầu 4- Van tiết l−u
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 77
Nếu chuyển mạch tức thời van phõn phối 2, ỏp suất hệ thống sẽ thay ủổi tức thời. Quỏ trỡnh biến ủổi ỏp suất và tốc ủộ quay ủộng cơ sẽ phụ thuộc vào ủộ lớn dũng dầu lọt QL. Phõn tớch quỏ trỡnh biến ủổi ỏp suất và tốc ủộ quay ủộng cơ theo thời gian khi chuyển mạch van phõn phối sẽ xõy dựng ủược dấu hiệu chẩn ủoỏn ủộng cơ thủy lực.
3.3.3.3. Phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp của xylanh thủy lực
Nếu chuyển mạch tức thời van phõn phối 2, ỏp suất hệ thống sẽ thay ủổi tức thời. Quỏ trỡnh biến ủổi ỏp suất và tốc ủộ dịch chuyển của piston trong xylanh sẽ phụ thuộc vào ủộ lớn dũng dầu lọt, cú nghĩa là vào mức ủộ mài mũn piston – xylanh thủy lực. Phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp của cỏc thụng số ỏp suất và tốc ủộ chuyển ủộng khi chuyển mạch van phõn phối sẽ xõy dựng ủược dấu hiệu chẩn ủoỏn xylanh.
` Hỡnh 3.13: .Sơủồ thớ nghiệm lọt dầu tại xy lanhthuỷ lực FL 1 2 m x, x’, x” 5 4 3 QL QB Q1 1- Bơm 2 – Van phõn phối 3- Khe hở lọt dầu 4- Xy lanh thuỷ lực 5- Khối l−ợng quy đổi bộ phận làm việc
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 78
3.3.3.4 Đánh giá trạng thái h− hỏng trong chẩn đoán hệ thống thuỷ lực Để đánh giá trạng thái h− hỏng và dự báo tuổi thọ còn lại của nhóm cấu trúc thuỷ lực cần phải biểu diễn sự thay đổi trạng thái theo thời gian sử dụng ( Hình 3.14) giới thiệu thí dụ đánh giá trạng thái kỹ thuật của nhóm cấu trúc
thuỷ lực chuyển động quay trên máy xúc tự hành: Bơm dầu, động cơ bàn quay, động cơ truyền động tự hành
Hình 3.14: Thay đổi trạng thái sử dụng theo thời gian sử dụng của bơm và động cơ thuỷ lực
Fw- Động cơ truyền lực tự hành (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dw- Động cơ bàn xoay; Pu – Bơm thuỷ lực
Phụ thuộc vào quan điểm kinh tế kỹ thuật của ng−ời sử dụng mà có thể quy định một trạng thái kỹ thuật giới hạn, theo đó có thể tính toán dự báo tuổi thọ còn lại của nhóm cấu trúc.
Phân tích điều kiện sử dụng của các nhóm cấu trúc nghiên cứu cho thấy độ dốc của hàm s (góc β) phụ thuộc mạnh vào tính chất tải trọng là nguyên nhân chính gây hao mòn trong hệ thống.
S t β Fw Dw Pu Thời gian sử dụng T rạ ng t há i h− h ỏn g
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 79
- Động cơ truyền động tự hành chịu tải trọng dạng xung áp suất nên hàm s dốc nhất dẫn đến tuổi thọ nhỏ nhất.
- Động cơ bàn xoay chịu tác động đảo chiều th−ờng xuyên - Bơm dầu chịu tải trọng đều đặn hơn nên tuổi thọ cao nhất.
Việc dự báo tuổi thọ còn lại có thể thực hiện theo các ph−ơng án sau: + Dự báo d−ới điều kiện sử dụng không đổi.
+ Dự báo d−ới điều kiện tải trọng thay đổi. + Dự báo khi ch−a biết các điều kiện tr−ớc đó.