Projeto e Aplicação de um Método de Detecção de Faltas Baseado em Filtros Adaptativos e Estimativa de Velocidade de Rotação para um Atuador Eletro-Hidrostático

Neste artigo, um filtro adaptativo baseado em um algoritmo de mínimos quadrados médios normalizados (NLMS) e um método de estimativa da velocidade de rotação são introduzidos para detectar as falhas elétricas e hidráulicas do atuador eletro-hidrostático (EHA). A eficácia e a viabilidade dos métodos supracitados são verificadas através de simulações e experimentos.

A detecção de falhas é uma tecnologia fundamental para testar a praticidade do atuador eletro-hidrostático, também conhecido como EHA. Este protocolo possui um método de experimento de projeto eficaz para detecção de falhas de EHA. Este protocolo combina algoritmos de simulação e detecção de falhas experimentais que podem detectar os erros do EHA de forma eficaz e rápida.

Para estabelecer o modelo de simulação EHA abra o software de simulação em um PC e defina os parâmetros do modelo conforme descrito no manuscrito do texto. Em seguida, dê um comando de posição, um sinusóide com uma amplitude de 0,01 metro, e uma frequência de dois raios pi por segundo. Entre no menu de modelagem e clique no botão "configurações do modelo".

Defina os parâmetros de operação de simulação começando com um tempo de início de zero segundos, um tempo de parada de seis segundos, o tipo como passo variável e o solucionador como automático. Clique duas vezes nos interruptores de injeção de falha para definir o modelo para funcionar em uma condição sem falha. Clique no botão Executar para executar a simulação e receber os resultados da condição sem falha.

Execute o software de desenho para desenhar a curva do deslocamento da haste do pistão. Clique duas vezes no interruptor de falha eletromecânica de inserção para injetar uma falha eletromecânica em três segundos, o que define a resistência para 1000 ums para simular uma falha de circuito aberto dos enrolamentos do motor. Repita a execução da simulação conforme demonstrado anteriormente para obter os resultados para a condição de falha eletromecânica.

Execute o software de desenho para desenhar as curvas do deslocamento da haste do pistão e a resistência identificada. Gire o interruptor de falha hidráulica da inserção para injetar uma falha hidráulica em três segundos, o que aumenta o valor do vazamento para 2,5 vezes 10^9 metros cúbicos por segundo por pascal, para simular uma falha da unidade hidráulica. Em seguida, execute o modelo de simulação conforme demonstrado anteriormente para obter os resultados para a condição de falha hidráulica.

Execute o software de desenho para desenhar as curvas do deslocamento da haste do pistão e os resultados da estimativa da velocidade de rotação. Posicione o PC, o EHA e o servo controlador. Abra a interface do software host no PC e estabeleça a comunicação entre o controlador Servo e o PC. Selecione a porta serial apropriada na janela suspensa do nome do recurso de visto do software.

Clique no botão Executar para iniciar o software. Observe a área de recebimento e as curvas correspondentes do software para determinar se a função de recebimento de dados é normal. Clique no botão dois da válvula solenoide para observar se a luz vermelha da válvula solenoide está acesa e determinar se a função de transmissão de dados é normal.

Forneça alimentação de acionamento para o servocontrolador e ajuste a tensão para 50 volts dc. Clique no botão de comutador EHA no software para definir o EHA para um estado de execução. Clique no botão de log de dados para iniciar o log de dados.

Os dados gravados incluirão vários parâmetros, como a posição real, a posição alvo, a velocidade real, a velocidade alvo, a corrente de barramento e a tensão. Realize uma pré-execução para o EHA e dê comandos de posição no software. Que incluem um passo de mais cinco e menos cinco milímetros.

Observe se o EHA está agindo normalmente. Dê um comando de posição no software um sinusóide com uma amplitude de 10 milímetros e uma frequência de um hertz. Observe se a resistência identificada e a velocidade de rotação estimada são consistentes com os valores em condições de operação sem falha.

Coloque o comando position de volta ao estado original, se o resultado estiver correto. Clique no botão EHA switch para parar o EHA e cortar a energia da unidade. Em seguida, pare o software do computador host e interrompa a comunicação entre o controlador Servo e o PC. Exporte os dados experimentais, analise os dados e desenhe curvas dos resultados experimentais usando um software de desenho.

Em seguida, proceda à análise dos resultados conforme descrito no manuscrito do texto. Na corrida de simulação, a curva de posição real e alvo da haste do pistão EHA na condição de não falha operou normalmente com boas características dinâmicas. No entanto, a curva de posição na injeção de falha eletromecânica não conseguiu rastrear o alvo com precisão.

O algoritmo de identificação da resistência demonstrou que antes e após a injeção o valor identificado convergiu para o valor verdadeiro, indicando que o método alcançou o efeito desejado. As curvas de posição real e de destino na condição de injeção de falha hidráulica não puderam rastrear o alvo com precisão. Antes da injeção, a velocidade de rotação estimada era muito próxima da velocidade real de rotação.

Enquanto após a injeção, uma falha hidráulica poderia ser determinada de acordo com o erro excessivo na velocidade de rotação. Os resultados experimentais foram de acordo com os resultados das simulações. O algoritmo de identificação da resistência mostrou que o valor identificado convergiu para o valor real de 0,3 oms consistente com a simulação, indicando que o método alcançou o efeito desejado.

A estimativa da velocidade de rotação correspondente foi próxima da velocidade de rotação real, e o erro da velocidade de rotação flutuou essencialmente na faixa aceitável de zero a 2,5 RPS. A tecnologia de detecção de falhas é a chave para a redundância de EHA e para o gerenciamento de saúde. O que pode abrir caminho para uma maior praticidade do EHA.