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摘 要：液压系统是一种具有传动功能的综合系统，由多个不同功能的子系统构成，而在每个子系统中又包含多个不同的元件单元，因此，如果液压系统出现故障，则必须要根据专家经验才能够对其进行有效的判断，这边使得很多人无法参与到故障诊断的过程中。同时，在针对液压系统进行故障诊断时，液压系统自身所都具有的系统密闭传统的特点而导致很多故障问题存在一定的模糊性，在根据专家经验进行判断时容易造成误诊断，这对于液压系统的故障诊断工作产生了一定的影响，为此，针对液压系统模糊判断的理论研究也逐渐的深入，并且取得了一定的成果。该文就主要针对液压系统故障诊断中模糊理论的应用进行简单的分析。
关键词：液压系统 系统故障诊断 模糊理论 专家诊断
中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-02
液压系统以其本身所具有的较高的安全性和可控制性获得了广泛的运用，同时其能够通过计算机技术实现远程控制，因此在当前的工业生产以及其他领域中都受到了众多的关注。但是由于液压系统自身的特殊构造，一旦某个子系统工程出现故障，则会导致整个液压系统无法工作，甚至会整体的机械系统产生巨大的影响，液压系统的可靠性对整个系统都有着十分重要的影响。而其中最为常见的则是由于固体颗粒污染物而引起的液压系统故障，其占据了总故障率的60%～70%，因此对液压系统故障的检测问题也受到了更多的重视。模糊理论是一种用来描述和处理广泛存在的不确定的、模糊的事件所使用的理论工具，对不确定和不准确事件的处理是其最大的特点，同时由于其与人的自然推理过程十分相近，使用无法使用精确模型进行讨论的系统，因此而成为了对复杂系统故障诊断中常用的一种方法和工具，而且受到了广泛的重视。在液压系统故障诊断工作中，元件的磨损是导致油液固体颗粒污染的一个主要因素，而且油液的污染会逐渐加速元件的磨损，这是一种恶性循环的复杂模糊关系，使用传统的专家经验诊断无法获得准确的诊断结果，而在这种情况下，应用模糊理论对其进行诊断则具有更为显著的效果。
1 模糊理论故障诊断方法
在针对设备故障诊断和监测过程中遇到各种模糊的信息时，通常可以借助模糊理论中的隶属函数来对其进行描述和处理，这个过程便称之为模糊故障诊断方法。模糊诊断方法利用的是模糊理论中的隶属函数对故障与现象之间的关系进行描述，进而通过这种关系描述来进行故障诊断，以此来达到对故障的预防和消除。因此，在模糊理论的应用过程中，一个十分重要的问题就是对隶属函数关系进行确定，这样才能够为故障监测和诊断提供科学的基础，同时要根据隶属最大原则来确定隶属模式，并且最终获得对故障的判断。
（1）隶属函数的定义。在模糊理论中，可以将其中的0和1作为两个基本的逻辑值，然后将其进行推广，在[0，1]区间中的任何连续的逻辑都可以称之为一个隶属函数，这个逻辑区间便是利用模糊集合来进行表示。在实际的运算过程中，通过对隶属函数的科学描述，便可以对模糊现象进行科学的表达，这样就形成了较为可靠的模糊现象，据此来实现对故障的判断。
（2）隶属函数的确定。对于隶属函数表达的关系是否合理以及科学，对于研究对象的判断结果都有着十分重要的影响。模糊理论运用的过程中，必须要对模糊集合的隶属函数进行确定，这样才能够根据其描述性来判断故障所在。工程所具有的模糊性一般可以利用隶属函数，将其性质进行量化计算和表达之后，才能够应用在工程实际的计算过程中。当前，对隶属函数的确定方法一般有模糊统计法、专家打分法等几种。
（3）最大隶属原则。在对隶属函数进行确定以后，便可以運用到实际的故障诊断工作，而在这个过程中，需要根据已知的诊断参数和信息来确定隶属度，这时就需要根据最大隶属原则来确定，并且以此来判断可能发生的故障。
2 模糊理论在液压系统故障诊断中的运用
2.1 液压系统模糊评价方法
液压系统是由多个子系统自称，而其中的每个组成部分都存在发生故障的可能，而且通常一个故障都可能是两种或者是两种以上的因素引起的，比如元件发生磨损、执行能力降低等等，都可能会造成液压缸内出现大面积的泄漏，因此导致液压零件磨损，整个液压系统的运行能力降低。液压系统元件磨损与油液污染之间是一种因果关系，在此把油液污染度等级看成故障征兆，把元件磨损看作引发油液污染的故障原因。一般故障因素包括压力、流量、噪音、振动、使用年限等，因此可以根据这些影响因素建立起一个影响因素集，用U表示。在因素集U中，压力因素U1可能是由于故障系统本身产生的问题引起的，比如转向发生错误、泵磨损或者是泵内产生泄漏等，如果将不同的原因用不同的因素集来表示，便可以形成不同的因素集。对于故障流量来说，一般是由于油泵转速过小或者是电机功率过小而引起的，也可能是由于变量机构产生故障所产生的。因此，根据不同的故障集便可以判断不同的故障点的位置，以此来完成对故障检测的过程。因此在运用综合理论进行故障的诊断和排除时，应当对其产生故障的元件和部位形成一个评判集，其中一般应当包括液压泵、调压阀、流量阀等等几个基本的原则。而对于不同复杂程度的系统，在故障集的选取和元素方面有着一定的区别。
2.2 液压系统故障诊断模型
模糊理论的定量化是通过“隶属度”来刻画的。因此，利用模糊理论去解决实际问题的关键往往是“如何找出一个恰当的隶属函数”。通常，可以先建立粗略的隶属函数，然后通过“学习”和不断的经验积累，逐步修正和调整权值，使隶属函数趋于完善，符合客观事实。
（1）污染度故障集合与对应的故障征兆集合。根据液压系统中油液污染度故障以及相应的故障征兆之间的模糊关系，可以构建一个关系集合，如下：
故障征兆集合：X={xi│i=1，2，…，n} （1）
故障集合：Y={yi│j=1，2，…，m} （2） 该式中m代表的是故障的数量，也就是不同的故障类别，这里的X可以按照故障发生时的征兆和故障不发生时的征兆进行分别取值，因此便可以根据不同的故障种类来确定不同的故障集。通常可以根据典型的故障来确定相应的理论域。
（2）构造隶属函数。隶属函数的构造一般可以通过求距离的方法来确定，根据不同的识别对象和典型的故障之间的关系，利用下面的表达式：
在该式中，xi可以作为y0的特性衡量指标，这样便能够对不同的识别对象进行明确的判断，进而根据不同的指标来确定隶属函数。
2.3 评价试验研究
如果某企业中的液压系统在工作时可以达到50 MPa的压力，该系统的运行时间不足一年，便只能够达到12 MPa，虽然经过维修能够使运行压力获得一定的提升，但这时的电机运转速度却受到了很大的影响，急剧下降，最后造成了停运的现象。针对这种现象，利用模糊理论对其进行检測与故障，可以通过以下几个方面的工作。
第一，确定因素集。针对该液压系统，其故障的表现主要为系统压力不足，而导致压力不足的因素有很多，如可能是由于转向错误、泵内外磨损或者是泄露而导致的压力无法提升，也可能是由于在压力控制阀内产生了一定的污染物或者是其中的弹簧破坏而引起的，对于上述各种可能的因素进行因素集的确定。另外，在流量方面产生的影响可能是由于油液污染或者是长时间运行而造成的流量不足，所以也需要对该因素集进行分别构建，建立起符合系统模型运转的二级评价模型。
第二，确定评判集。根据故障的表现来确定评判集，将可能会引起故障的液压元件以及相关的油路作为评价爱因素，并且将这些因素综合作为评判集中的内容，以此来判断引起故障的因素。
第三，分析和故障处理。根据故障因素，利用因素关系树如图1。
采用加权平均数的合成运算，即：
根据该式对不同的液压元件以及系统油路的故障进行综合评价，以此来对故障产生的因素进行判断。根据该判断过程中产生的不同因素的排列分析，可以将不同的故障点按照不同的压力进行排列，这样便能够获得不同的逻辑模型判断出引起压力故障的主要诱因。根据该评价模型中的结果，可以确定液压系统中的增压缸是其最大的故障点，因此可以对其进行必要的调整，使其与实际的电机功率相符合，能够避免压力值在超过一定的标准而引起停机。
3 结语
当前，随着液压系统的运用日渐广泛，在其故障诊断中运用模糊理论有着十分重要的意义，其不仅能够对液压系统故障中出现的不确定事件进行推理和描述，而且其与人类的自然推理过程有着十分相似的过程，所以其在液压系统故障诊断过程中发挥了十分重要的作用。对液压系统故障进行诊断综合评价的关键是合理建立评价数学模型，因此对大型复杂液压设备故障评价具有较好的应用价值。同时，液压系统故障的污染虽然能够通过模糊理论对其故障原因进行诊断，但是在具体的故障部位诊断方面，仍然需要借助专业的诊断方法，才能够准确的判断故障部位并且采取有效的措施进行预防和治理，以此保证液压系统的稳定运行，从而保证整个系统的健康运转。
参考文献
[1] 沈超，舒俊，刘从虎.基于模糊理论的架桥机液压系统故障诊断方法[J].起重运输机械，2011（5）.
[2] 周曲珠，芮延年.模糊理论在液压系统故障诊断中的应用[J].机械科学与技术，2006（12）.
[3] 彭飞，王学智，刘建军.基于模糊理论的装备液压系统故障诊断研究[J].机械设计与制造，2009（12）.
[4] 王品，谷立臣.液压系统故障诊断中模糊故障树法的应用[J].建筑机械化，2006（10）.
关键词：液压系统 系统故障诊断 模糊理论 专家诊断
中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-02
液压系统以其本身所具有的较高的安全性和可控制性获得了广泛的运用，同时其能够通过计算机技术实现远程控制，因此在当前的工业生产以及其他领域中都受到了众多的关注。但是由于液压系统自身的特殊构造，一旦某个子系统工程出现故障，则会导致整个液压系统无法工作，甚至会整体的机械系统产生巨大的影响，液压系统的可靠性对整个系统都有着十分重要的影响。而其中最为常见的则是由于固体颗粒污染物而引起的液压系统故障，其占据了总故障率的60%～70%，因此对液压系统故障的检测问题也受到了更多的重视。模糊理论是一种用来描述和处理广泛存在的不确定的、模糊的事件所使用的理论工具，对不确定和不准确事件的处理是其最大的特点，同时由于其与人的自然推理过程十分相近，使用无法使用精确模型进行讨论的系统，因此而成为了对复杂系统故障诊断中常用的一种方法和工具，而且受到了广泛的重视。在液压系统故障诊断工作中，元件的磨损是导致油液固体颗粒污染的一个主要因素，而且油液的污染会逐渐加速元件的磨损，这是一种恶性循环的复杂模糊关系，使用传统的专家经验诊断无法获得准确的诊断结果，而在这种情况下，应用模糊理论对其进行诊断则具有更为显著的效果。
1 模糊理论故障诊断方法
在针对设备故障诊断和监测过程中遇到各种模糊的信息时，通常可以借助模糊理论中的隶属函数来对其进行描述和处理，这个过程便称之为模糊故障诊断方法。模糊诊断方法利用的是模糊理论中的隶属函数对故障与现象之间的关系进行描述，进而通过这种关系描述来进行故障诊断，以此来达到对故障的预防和消除。因此，在模糊理论的应用过程中，一个十分重要的问题就是对隶属函数关系进行确定，这样才能够为故障监测和诊断提供科学的基础，同时要根据隶属最大原则来确定隶属模式，并且最终获得对故障的判断。
（1）隶属函数的定义。在模糊理论中，可以将其中的0和1作为两个基本的逻辑值，然后将其进行推广，在[0，1]区间中的任何连续的逻辑都可以称之为一个隶属函数，这个逻辑区间便是利用模糊集合来进行表示。在实际的运算过程中，通过对隶属函数的科学描述，便可以对模糊现象进行科学的表达，这样就形成了较为可靠的模糊现象，据此来实现对故障的判断。
（2）隶属函数的确定。对于隶属函数表达的关系是否合理以及科学，对于研究对象的判断结果都有着十分重要的影响。模糊理论运用的过程中，必须要对模糊集合的隶属函数进行确定，这样才能够根据其描述性来判断故障所在。工程所具有的模糊性一般可以利用隶属函数，将其性质进行量化计算和表达之后，才能够应用在工程实际的计算过程中。当前，对隶属函数的确定方法一般有模糊统计法、专家打分法等几种。
（3）最大隶属原则。在对隶属函数进行确定以后，便可以運用到实际的故障诊断工作，而在这个过程中，需要根据已知的诊断参数和信息来确定隶属度，这时就需要根据最大隶属原则来确定，并且以此来判断可能发生的故障。
2 模糊理论在液压系统故障诊断中的运用
2.1 液压系统模糊评价方法
液压系统是由多个子系统自称，而其中的每个组成部分都存在发生故障的可能，而且通常一个故障都可能是两种或者是两种以上的因素引起的，比如元件发生磨损、执行能力降低等等，都可能会造成液压缸内出现大面积的泄漏，因此导致液压零件磨损，整个液压系统的运行能力降低。液压系统元件磨损与油液污染之间是一种因果关系，在此把油液污染度等级看成故障征兆，把元件磨损看作引发油液污染的故障原因。一般故障因素包括压力、流量、噪音、振动、使用年限等，因此可以根据这些影响因素建立起一个影响因素集，用U表示。在因素集U中，压力因素U1可能是由于故障系统本身产生的问题引起的，比如转向发生错误、泵磨损或者是泵内产生泄漏等，如果将不同的原因用不同的因素集来表示，便可以形成不同的因素集。对于故障流量来说，一般是由于油泵转速过小或者是电机功率过小而引起的，也可能是由于变量机构产生故障所产生的。因此，根据不同的故障集便可以判断不同的故障点的位置，以此来完成对故障检测的过程。因此在运用综合理论进行故障的诊断和排除时，应当对其产生故障的元件和部位形成一个评判集，其中一般应当包括液压泵、调压阀、流量阀等等几个基本的原则。而对于不同复杂程度的系统，在故障集的选取和元素方面有着一定的区别。
2.2 液压系统故障诊断模型
模糊理论的定量化是通过“隶属度”来刻画的。因此，利用模糊理论去解决实际问题的关键往往是“如何找出一个恰当的隶属函数”。通常，可以先建立粗略的隶属函数，然后通过“学习”和不断的经验积累，逐步修正和调整权值，使隶属函数趋于完善，符合客观事实。
（1）污染度故障集合与对应的故障征兆集合。根据液压系统中油液污染度故障以及相应的故障征兆之间的模糊关系，可以构建一个关系集合，如下：
故障征兆集合：X={xi│i=1，2，…，n} （1）
故障集合：Y={yi│j=1，2，…，m} （2） 该式中m代表的是故障的数量，也就是不同的故障类别，这里的X可以按照故障发生时的征兆和故障不发生时的征兆进行分别取值，因此便可以根据不同的故障种类来确定不同的故障集。通常可以根据典型的故障来确定相应的理论域。
（2）构造隶属函数。隶属函数的构造一般可以通过求距离的方法来确定，根据不同的识别对象和典型的故障之间的关系，利用下面的表达式：
在该式中，xi可以作为y0的特性衡量指标，这样便能够对不同的识别对象进行明确的判断，进而根据不同的指标来确定隶属函数。
2.3 评价试验研究
如果某企业中的液压系统在工作时可以达到50 MPa的压力，该系统的运行时间不足一年，便只能够达到12 MPa，虽然经过维修能够使运行压力获得一定的提升，但这时的电机运转速度却受到了很大的影响，急剧下降，最后造成了停运的现象。针对这种现象，利用模糊理论对其进行检測与故障，可以通过以下几个方面的工作。
第一，确定因素集。针对该液压系统，其故障的表现主要为系统压力不足，而导致压力不足的因素有很多，如可能是由于转向错误、泵内外磨损或者是泄露而导致的压力无法提升，也可能是由于在压力控制阀内产生了一定的污染物或者是其中的弹簧破坏而引起的，对于上述各种可能的因素进行因素集的确定。另外，在流量方面产生的影响可能是由于油液污染或者是长时间运行而造成的流量不足，所以也需要对该因素集进行分别构建，建立起符合系统模型运转的二级评价模型。
第二，确定评判集。根据故障的表现来确定评判集，将可能会引起故障的液压元件以及相关的油路作为评价爱因素，并且将这些因素综合作为评判集中的内容，以此来判断引起故障的因素。
第三，分析和故障处理。根据故障因素，利用因素关系树如图1。
采用加权平均数的合成运算，即：
根据该式对不同的液压元件以及系统油路的故障进行综合评价，以此来对故障产生的因素进行判断。根据该判断过程中产生的不同因素的排列分析，可以将不同的故障点按照不同的压力进行排列，这样便能够获得不同的逻辑模型判断出引起压力故障的主要诱因。根据该评价模型中的结果，可以确定液压系统中的增压缸是其最大的故障点，因此可以对其进行必要的调整，使其与实际的电机功率相符合，能够避免压力值在超过一定的标准而引起停机。
3 结语
当前，随着液压系统的运用日渐广泛，在其故障诊断中运用模糊理论有着十分重要的意义，其不仅能够对液压系统故障中出现的不确定事件进行推理和描述，而且其与人类的自然推理过程有着十分相似的过程，所以其在液压系统故障诊断过程中发挥了十分重要的作用。对液压系统故障进行诊断综合评价的关键是合理建立评价数学模型，因此对大型复杂液压设备故障评价具有较好的应用价值。同时，液压系统故障的污染虽然能够通过模糊理论对其故障原因进行诊断，但是在具体的故障部位诊断方面，仍然需要借助专业的诊断方法，才能够准确的判断故障部位并且采取有效的措施进行预防和治理，以此保证液压系统的稳定运行，从而保证整个系统的健康运转。
参考文献
[1] 沈超，舒俊，刘从虎.基于模糊理论的架桥机液压系统故障诊断方法[J].起重运输机械，2011（5）.
[2] 周曲珠，芮延年.模糊理论在液压系统故障诊断中的应用[J].机械科学与技术，2006（12）.
[3] 彭飞，王学智，刘建军.基于模糊理论的装备液压系统故障诊断研究[J].机械设计与制造，2009（12）.
[4] 王品，谷立臣.液压系统故障诊断中模糊故障树法的应用[J].建筑机械化，2006（10）.