基于键合图方法的智能汽车测量不确定度精确诊断



基于键合图方法的智能汽车测量不确定度精确诊断

故障检测与隔离的方法在工程实践中发挥着很重要的作用，其可以避免出现临界情况，而临界情况下故障的传播会影响到系统的动力学特性。利用已有的参数和所有线性时不变系统以及一部分非线性时不变系统的测量不确定度，通过键合图的方法，提出了一种故障检测与隔离的方法。对测量过程中的不确定度进行分析与诊断，在进行了相应的理论推导后将以上方法应用到智能汽车上，并在1/4智能汽车部分进行验证。

采用键合图的方法，提出了一种在图表上直接确定测量不确定度的方法。利用键合图结构及因果关系的性质，进行精确诊断。所介绍的方法的优点不仅在于可以使用图形工具对测量不确定度进行分析，同时也可以设计高精度的故障诊断和隔离方法。此外，这种方法还很容易实现自动化（可以在线性不变系统以及一部分非线性系统上实现自动化），所以同样适用于大规模的系统。同时，该方法也可以处理参数故障，这是现有方法（如等价空间法）无法解决的。

在自动巡航汽车电子机械式牵引系统中应用验证上述方法。将上述方法应用于1/4汽车模型，该车由4个电子机械式控制轮和两套转向控制系统组成。对3个不同的物理量（电流、转子角速度、车轮角速度）进行测量。将模型分成3个运动学部分：①电子部分反映了执行机构的功率特性；②机械机构部分表征了转子的动力学特性；③负荷部分考虑了车轮与地面之间相互作用引起的滑移特性。为了更好地观察仿真结果，利用Matlab/Simulink和用于工程研究的自动驾驶模拟器CALLAS/SCANeR进行协同仿真。

试验结果表明，当电子机械式系统存在电流和电压的测量不确定度时，该方法可以对输入信号进行精确检测。验证结果也表明，诊断系统的性能取决于传感器的精度。

刊名：Mechatronics（英）

刊期：2012年第22期

作者：Youcef Touati et al

编译：王培德