CN104235348A - 一种基于半定量sdg模型的amt重型越野车换档过程故障诊断方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法及系统。该方法利用半定量SDG模型进行AMT重型越野车换档过程的故障诊断，在对传动系统动力学和自动换档操纵系统进行分析并建立数学模型的基础上，建立AMT换档过程的SDG模型，充分考虑影响换档过程的各个变量，并根据实际条件和需求简化某些节点，利用传感器检测到的数据，判断各节点符号并计算各节点的模糊隶属度，以此确定相容通路，根据最大-最小合成法计算每个相容通路的模糊隶属度以及相容通路候选故障源的隶属度，得到各候选故障源发生故障可能性的大小。从故障发生可能性最大的故障源开始分析，找到发生故障的部位，完成故障诊断，这样就大大提高了故障诊断的效率。

Description

一种基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法和系统

技术领域

本发明涉及基于半定量SDG(Signed Directed Graph，符号有向图)模型进行换档过程故障诊断的基础领域，尤其涉及一种基于半定量SDG模型的AMT(Automated Manual Transmission，机械式自动变速器)重型越野车换档过程故障诊断方法和系统。 

背景技术

AMT是基于干式离合器和机械变速器的自动机械变速器。近年来，AMT以其低成本、高传动效率、有效减少驾驶疲劳等优势，在重型越野车辆上得到了广泛的应用。AMT是集机、电、液及自动控制理论的工程应用于一体的复杂产品，先进的故障诊断算法是AMT系统开发的关键技术之一。 

目前，对于AMT自动操控系统换档过程故障诊断的方法主要有：解析冗余法；从故障发生的时间和部位对自动变速操控系统进行分析，并建立Simulink模型来对故障进行诊断的方法；基于AMT系统的混杂特性，对自动变速操控系统进行故障诊断的方法。以上方法虽然可以诊断出自动操纵系统的故障，但是存在以下两点缺陷：(1)没有从传动系统和自动操控系统对AMT换档过程进行故障诊断，有失全局性；(2)查找故障源的时间较长，效率较低。 

本发明以AMT自动操控系统为研究对象，将半定量SDG模型应用到换档过程的故障诊断中。SDG模型是描述大规模复杂系统的一种有效方式，可以直观地反映系统的因果关系和故障的传播路径，在故障诊断和安全评价领域得到了广泛的研究并取得了一定的成果。最初的SDG模型是完全定性的，随着研究的深入以及应用的需要，一些定量信息被引入到SDG模型中，形成了半定量SDG模型。通过SDG模型的节点和有向边，AMT系统各个变量相互之间的影响关系被清晰地表示出来，为AMT故障诊断技术提供了模型依据。 

发明内容

本发明的主要目的是为了解决AMT重型越野车换档过程故障诊断全局性差、诊断效率低的问题，实施例中提供了一种基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法和系统，对传动系统动力学以及自动换档操控系统进行分析并建立数学模型。根据数学模型以及相关经验知识，建立换档过程的SDG模型，充分考虑影响换档过程的各个变量，并根据实际条件和需求简化某些节点，利用传感器检测到的数据，判断各节点符号并计算各节点的模糊隶属度，以此确定相容通路，根据最大-最小合成法计算每个相容通路的模糊隶属度以及相容通路候选故障源的隶属度，得到各候选故障源发生故障可能性的大小。从故障发生可能性最大的故障源开始分析，找到发生故障的部位，完成故障诊断。 

本发明提供的技术方案如下： 

一种基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤： 

步骤1，AMT重型越野车换档过程分析； 

步骤2，AMT重型越野车换档过程SDG模型的建立及模型的简化； 

步骤3，基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断。 

进一步的，步骤1具体包括： 

步骤1.1，正常换档过程流程分析； 

步骤1.2，传动系统动力学分析； 

步骤1.3，自动换档操纵系统数学建模。 

其中，步骤1.2与步骤1.3执行不分先后顺序。 

进一步的，步骤1.1中，正常换档过程共分为6个阶段，如图3所示。 

进一步的，步骤1.2中，变速器输入轴部分的动力学公式为： 

$J_1{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_1\left(t\right)=\frac{M_s}{i_1{i}_X}+M_i---\left(1\right)$

变速器输出轴部分的动力学公式为： 

$J_2{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_2\left(t\right)=\frac{M_r}{i_o}-M_s---\left(2\right)$

公式(1)-(2)中：M_s—同步器摩擦锥面传递的摩擦扭矩；M_i—轴承摩擦、搅油损失等效到变速器输入轴上的阻力矩；M_r—地面阻力矩；ω₁—变速器输入轴转动角速度；ω₂—变速器输出轴转动角速度；J₁—离合器从动盘、一轴齿轮、中间轴齿轮及各档位的常啮合齿轮等换算到变速器输入轴上的转动惯量；J₂—与变速器输出轴相连的整车惯量等效到变速器输出轴上的转动惯量；i₁—中间轴和输入轴常啮合齿轮传动比；i_x—X档齿轮副的传动比；i₀—主减速器和轮边减速器的总传动比。 

进一步的，步骤1.3中，自动换档操纵系统数学模型为： 

F_s＝k_s(P₄S₄-P₃S₃)  (3) 

$M_s=\frac{F_s{\mathrm{\μ}}_{s}R}{\sin \mathrm{\α}}---\left(4\right)$

公式(3)-(4)中：F_s—作用于同步器的换档力；k_s—换档杠杆传动比；P₃—换档油缸有杆腔内工作压力；S₃—换档油缸有杆腔油压作用有效面积；P₄—换档油缸无杆腔内工作压力；S₄—换档油缸无杆腔油压作用有效面积；μ_s—同步器摩擦锥面的摩擦系数；R—同步器摩擦锥面的平均半径；α—同步器摩擦锥面的半锥角度。 

进一步的，步骤2具体包括： 

步骤2.1，以4档升5档为例，建立换档过程②-⑤阶段的SDG模型； 

步骤2.2，根据系统实际条件和需求删除不可测节点，简化SDG模型。 

进一步的，步骤3具体包括： 

步骤3.1，根据节点的报警上下限、正常上下限和观测值，计算各节点模糊隶属度μ和节点符号； 

步骤3.2，对节点和有向边进行分析，删除正常节点和非相容通路，得到SDG故障模型； 

步骤3.3，根据SDG故障模型中的节点符号和支路符号，写出所有的相容通路； 

步骤3.4，根据最大-最小合成法计算各个相容通路的模糊隶属度； 

步骤3.5，根据故障源隶属度和其所在相容通路隶属度，得到候选故障源发 生故障可能性； 

步骤3.6，从发生故障可能性最大的候选故障源开始检测，若其发生故障，转入步骤3.7，若其未发生故障，忽略该候选故障源，转入步骤3.5继续依次检测发生故障可能性最大的候选故障源； 

步骤3.7，确定发生故障的候选故障源即为故障所在，流程结束。 

优选的，所述变速器为重型越野车自动机械变速器。 

本申请还提供一种基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断系统，其特征在于，包括以下装置： 

用于换档过程分析的装置； 

用于换档过程SDG模型建立及模型简化的装置； 

用于基于半定量SDG模型的换档过程进行故障诊断的装置。 

利用半定量SDG模型进行AMT重型越野车换档过程的故障诊断，在对传动系统动力学和自动换档操纵系统进行分析并建立数学模型的基础上，建立AMT换档过程的SDG模型，充分考虑影响换档过程的各个变量，并根据实际条件和需求简化某些节点，利用传感器检测到的数据，判断各节点符号并计算各节点的模糊隶属度，以此确定相容通路，根据最大-最小合成法计算每个相容通路的模糊隶属度以及相容通路候选故障源的隶属度，得到各候选故障源发生故障可能性的大小。从故障发生可能性最大的故障源开始分析，找到发生故障的部位，完成故障诊断，这样就大大提高了故障诊断的效率。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1是本发明实施例中基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法流程图； 

图2是本发明实施例中基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程过程故障诊断方法优选流程图； 

图3是本发明实施例中AMT正常换档过程流程图； 

图4是本发明实施例中主变速器升档模型图； 

图5是本发明实施例中AMT主、副变速器的电控操纵系统原理图； 

图6是本发明实施例中换档操纵机构机械连接示意图； 

图7是本发明实施例中节点隶属度计算图； 

图8是本发明实施例中AMT换档过程各阶段SDG健康模型图； 

图9是本发明实施例中AMT换档过程各阶段SDG简化模型图； 

图10是本发明实施例中AMT换档过程SDG故障模型图； 

图11是本发明实施例中电控气动换向阀某处断线图。 

其中，图4附图标记的含义如下： 

1—离合器；2—同步器。 

图5附图标记的含义如下： 

1—电磁阀HSV₁；2—选位油缸；3—高压油；4—选位机构；5—电磁阀HSV₂；6—主变速器；7—换档机构；8—电磁阀HSV₃；9—换档油缸；10—电磁阀HSV₄；11—电控气动换向阀QF₁；12—高低档气缸；13—电控气动换向阀QF₂；14—储气瓶；15—副变速器。 

图6附图标记的含义如下： 

1—导向块；2—换档摇臂；3—换档轴；4—连接拨片；5—中间杆；6—进/出油口；7—换档活塞杆；8—换档油缸体；9—O型圈；10—换档活塞；11—换档缸端盖；12—拨叉；13—支撑点；14—结合套；15—拨块；16—变速器箱体；17—第二轴；18—花键毂。 

具体实施方式

为了使本领域技术人员能进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，附图仅提供参考与说明，并非用来限制本发明。 

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行描述。 

参见图1-2，为本发明实施例中基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法流程图。 

该方法可以包括： 

步骤1，AMT重型越野车换档过程分析； 

步骤2，AMT重型越野车换档过程SDG模型的建立及模型的简化； 

步骤3，基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断。 

其中，步骤1进一步具体包括 

步骤1.1，正常换档过程流程分析； 

步骤1.2，传动系统动力学分析； 

步骤1.3，自动换档操纵系统数学建模。 

步骤2进一步具体包括： 

步骤2.1，以4档升5档为例，建立换档过程②-⑤阶段的SDG模型； 

步骤2.2，根据系统实际条件和需求删除不可测节点，简化SDG模型。 

步骤3进一步具体包括： 

步骤3.1，根据节点的报警上下限、正常上下限和观测值，计算各节点模糊隶属度μ和节点符号； 

步骤3.2，对节点和有向边进行分析，删除正常节点和非相容通路，得到SDG故障模型； 

步骤3.3，根据SDG故障模型中的节点符号和支路符号，写出所有的相容通路； 

步骤3.4，根据最大-最小合成法计算各个相容通路的模糊隶属度； 

步骤3.5，根据故障源隶属度和其所在相容通路隶属度，得到候选故障源发生故障可能性； 

步骤3.6，从发生故障可能性最大的候选故障源开始检测，若其发生故障，转入步骤3.7，若其未发生故障，忽略该候选故障源，转入步骤3.5继续依次检测发生故障可能性最大的候选故障源； 

步骤3.7，确定发生故障的候选故障源即为故障所在，流程结束。 

下面将结合附图对上述步骤做出具体说明。 

1AMT换档过程分析 

本发明所研究的变速器由主、副变速器两部分组成，共有10个档位：倒档(R档)、爬档(C档)、1-8档。其中，主变速器中的1-4档采用同步器式换档，R档和C档采用结合套式换档，而副变速器由一组行星齿轮构成高、低两个档位，配合主变速器实现1-8档之间的变换，其切换也采用同步器式换档机构。图3表示了该变速器的正常换档过程，共分为6个阶段，本发明重点针对与变速器关系密切的阶段②-⑤。 

下面将参照图4-图6从传动系统动力学和自动换档操纵系统两个方面对本发明的AMT重型越野车换档过程进行分析，从而为应用SDG模型进行故障诊断奠定理论基础。1.1传动系统动力学分析 

由于在换档过程中，离合器已经分离且尚未接合，所以此时与变速器相关的动力学分析不包括离合器部分。图3所示的阶段⑤，即主变速器挂档，与传动系统动力学的关系最为密切，所以本文以主变速器挂档为例对传动系统动力学进行分析。 

主变速器在挂档期间，可以被简化为两个部分，一个是与离合器从动部分相连的输入轴部分，另一个是与分动箱、传动轴等相连的输出轴部分。此处以升档过程为例，建立传动系统动力学公式，主变速器升档模型如图4所示。 

变速器从(X-1)档升至C档时，传动系统动力学公式如下： 

变速器输入轴部分： $J_1{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_1\left(t\right)=\frac{M_s}{i_1{i}_X}+M_i---\left(1\right)$

变速器输出轴部分： $J_2{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_2\left(t\right)=\frac{M_r}{i_o}-M_s---\left(2\right)$

公式(1)-(2)中：M_s—同步器摩擦锥面传递的摩擦扭矩；M_i—轴承摩擦、搅油损失等效到变速器输入轴上的阻力矩；M_r—地面阻力矩；ω₁—变速器输入轴转动角速度；ω₂—变速器输出轴转动角速度；J₁—离合器从动盘、一轴齿轮、中间轴齿轮及各档位的常啮合齿轮等换算到变速器输入轴上的转动惯量；J₂—与变速器输出轴相连的整车惯量等效到变速器输出轴上的转动惯量；i₁—中间轴和输入轴常啮合齿轮传动比；i_x—X档齿轮副的传动比；i₀—主减速器和轮边减速器的总传动比。 

1.2自动换档操纵系统数学建模 

图5表示AMT主、副变速器的电控操纵系统原理。其中主变速器电控操纵系统主要由换档机构和选位机构组成，换档油缸与选位油缸均为三位油缸(两个油缸均装有行程传感器)，换档油缸用于挂档和摘档，选位油缸用于档位槽的选择，这两个油缸均 由一组两位三通高速开关电磁阀来控制，通过高压油液的充放，带动一系列相关机构的运动，可以实现选位和换档操纵。其中高压油的油压为P₀。 

副变速器电控操纵系统采用两个两位三通电控气动换向阀控制高低档气缸(该气缸装有位置传感器)，通过电控气动阀的通、断电，可以控制气缸的动作，实现高低档的切换。 

图6表示主变速器内部换档操纵部件的连接及运动关系，换档油缸的活塞杆端部连接导向块，通过换档摇臂带动换档轴旋转，再经由连接拨片、中间杆带动拨叉围绕支撑点旋转，从而使得拨块带动旋转中的结合套前后运动，实现挂档、摘档等动作。 

根据对AMT主、副变速器电控操纵系统的分析，可以确定各个电磁阀开闭与目标档位之间的逻辑关系。表1表示目标档位与电磁阀开闭的逻辑关系。 

表1目标档位与电磁阀开闭逻辑关系表 

以4档升5档为例，具体换档过程为： 

(1)AMT控制器(TCU)发送控制指令给离合器执行机构，使离合器分离； 

(2)TCU发送换档指令给选换档执行机构，同时接通电磁阀HSV₃和HSV₄，使换档活塞杆回到中间位置，实现空档。当换档传感器确认其到达指定位置时，同时断开电磁阀HSV₃和HSV₄； 

(3)接通电控气动换向阀QF₂，使高低档气阀动作，模式从低档切换到高档，当高低档传感器确认其到达指定位置时，断开电控气动换向阀QF₂； 

(4)接通电磁阀HSV₁和HSV₂，使选位油缸活塞杆运动到中间位置； 

(5)当选位传感器确认选位油缸活塞杆运动到指定位置时，以一定占空比控制电磁阀HSV₄处于高速开关状态，从而控制挂档力。在这个过程中，换档活塞杆向左移动至最左端，挂上5档。当换档传感器检测到已经挂入5档后，TCU控制电磁阀HSV₁、HSV₂、HSV₄断电，选位油缸和换档油缸高压油腔都接回油油路，自动卸荷； 

(6)TCU发送控制指令给离合器执行机构，使离合器接合。 

根据以上叙述，可以建立自动换档操纵系统的数学模型： 

F_s＝k_s(P₄S₄-P₃S₃)(3) 

$M_s=\frac{F_s{\mathrm{\μ}}_{s}R}{\sin \mathrm{\α}}---\left(4\right)$

公式(3)-(4)中：F_s—作用于同步器的换档力；k_s—换档杠杆传动比；P₃—换档油缸有杆腔内工作压力；S₃—换档油缸有杆腔油压作用有效面积；P₄—换档油缸无杆腔内工作压力；S₄—换档油缸无杆腔油压作用有效面积；μ_s—同步器摩擦锥面的摩擦系数；R—同步器摩擦锥面的平均半径；α—同步器摩擦锥面的半锥角度。 

2SDG模型简介 

定义1：SDG模型是SDG有向图G₀与函数的组合其中： 

(1)有向图G₀由节点和支路组成，其中节点表示变量，支路表示变量之间的关系。若一个变量的偏差会直接引起另一个变量的偏差，则在两个变量对应的节点之间用支路连接起来，由原因变量指向结果变量。具体组成如表2所示： 

表2有向图G₀组成 

(2)函数由两部分组成，分别为节点的符号函数和支路的符号函数。 

节点的符号函数为取值方法如式(5)所示， 

公式(5)中：X_k—节点n_k对应变量的实际值；—节点n_k对应变量的正常值；ε_k—节点n_k处于正常状态的阈值。 

支路的符号函数为“+”、“－”分别表示原因变量与结果变量是正相关、负相关的关系。通常用实线箭头表示正相关、虚线箭头表示负相关。 

定义2：在SDG模型中，如果(n_k)≠0，则称节点n_k为有效节点；如果 则称该支路为相容支路。 

SDG模型与故障的相互关系说明，故障只能沿有效节点和相容支路传播。 

定性的SDG模型能够直观地描述变量之间的因果关系，并能够快速地确定故障源，但由于其缺乏定量信息，在故障诊断过程中，容易产生虚假解，降低了故障诊断的分辨率。 

2.2半定量SDG模型 

半定量SDG模型在继承了SDG模型优势的基础上，将定量信息引入到SDG模型中，提高了故障诊断的准确性。将SDG模型半定量的方法主要有：(1)将支路模糊化，使相容度成为0到1之间的一个数值；(2)将节点模糊化，使隶属度成为0到1之间的一个数值。 

本发明结合故障诊断对象的实际情况，采用将节点模糊化的半定量SDG模型，即将隶属度函数与节点结合起来，形成节点模糊隶属度，用μ表示，其值是0到1之间的一个数值，如图7所示。 

其中，(m，n)为节点所表示变量的正常值范围，在此范围内，节点隶属度为0。m’和n’分别为报警下限值和报警上限值，当节点的观测值小于m’或者大于n’时，对应节点符号分别为“－”、“+”，节点隶属度为1。(m’，m]和[n，n’)表示节点所代表变量的值超出了正常值范围但还没有达到报警点，用隶属度表示节点偏离正常值的程度，越接近1，表示偏离越大，其具体数值可以根据图7的线性几何关系求出。 

3AMT换档过程SDG模型的建立及简化 

3.1AMT换档过程SDG模型建立 

由以上分析，并结合经验知识，以4档升5档为例，分别建立主变速器摘空档、副变速器挂档、主变速器选位和主变速器挂档过程的SDG健康模型，如图8所示。 

其中，I₁-I₄—分别为电磁阀HSV₁-HSV₄的工作电流；I₅、I₆—分别为电控气动换向阀QF₁、QF₂的工作电流；T—油源温度；tx—换档位移；ty—选位位移；hl—高低档状态显示；NG—当前档位；t₁-t₄—分别为阶段②-⑤的时间；P_a—气源气压。 

3.2SDG模型的简化 

在实际工程应用中，由于测量手段、经济条件等限制以及实际应用的需要，需要对图8所建立的SDG健康模型进行简化。简化原则包括删除不可观测的非潜在根节点、根据系统的状态以及故障传播路径的主导作用等。根据上述简化原则，结合自动换档操控系统硬件平台可测性能，对图8的模型进行简化，简化后的模型如图9所示。 

4AMT换档过程的故障诊断实例 

在某次跑车试验中，AMT出现了4档升5档失败的故障，档位显示为0。为了对该故障进行诊断，表3列出了图9中各节点的正常值、报警值、从控制器中提取出的观测值及根据图7计算出的模糊隶属度“μ”。 

表3各节点的正常值、报警值、观测值和模糊隶属度 

(注：表3中tx和ty是当量值；hl有0和1两个值，0表示低档模式，1表示高档模式。) 

根据表3，去除无效节点和不相容通路，可以得到SDG故障模型，如图10所示。 

根据节点符号和支路符号可以找出所有的相容通路，分别为： 

(1)t₂←I₆,(2)hl←I₆,(3)t₃←I₁,(4)t₃←I₂,(5)ty←I₂,(6)t₄←I₄,(7)NG←tx←I₄. 

可以看出，候选故障源有4个，分别是：I₁、I₂、I₄和I₆。 

利用最大-最小合成法计算各个相容通路的模糊隶属度。其原则是： 

(1)对于每一条相容通路，其隶属度即是该通路中隶属度最小的节点(不包括故障源)的隶属度； 

(2)对于同一个故障源的不同的相容通路，隶属度最大的通路表示故障通过该条通路传播的可能性最大，此通路的隶属度与故障源节点隶属度的最大值表示了此故障源发生故障的可能性； 

(3)若多条相容通路的隶属度相同，则节点数少的相容通路发生故障的可能性较大，因为节点数少，故障传播的时间短。 

根据以上原则，可以得出各条相容通路和候选故障源的隶属度以及发生故障的可能性，如表4所示。 

表4候选故障源发生故障的可能性 

从表4可以看出，四个候选故障源I₁、I₂、I₄和I₆发生故障的可能性相同，根据原则(3)，节点数少的相容通路为(1)至(6)，又因为换档过程是严格按照图3所示的逻辑顺序进行的，所以从最先发生故障的副变速器挂档阶段进行诊断，即相容通路(1)和(2)，对I₆(即电控气动换向阀QF₂的电流)候选故障源进行分析，进行正向推理验证，正常情况下，I₆应为0.7～0.95A，但是测量值为0，可能发生的故障包括电磁阀自身故障或者相关连接电路的故障。检查后发现，电控气动换向阀QF₂的相关电路中有一处断路，如图11所示。这处断路导致其不能正常工作，挂入高档失败，因此后续选位、挂档动作都无法正常进行，故障诊断完成。由以上分析可以看出，利用半定量SDG模型对AMT重型越野车换档过程进行故障诊断，相较于传统方法，能够快速确定故障所在支路，效率显著提高。 

3.3本发明技术方案带来的有益效果 

利用半定量SDG模型进行AMT重型越野车换档过程的故障诊断，在对传动系统动力学和自动换档操纵系统进行分析并建立数学模型的基础上，建立AMT换档过程的SDG模型，充分考虑影响换档过程的各个变量，并根据实际条件和需求简化某些节点，利用传感器检测到的数据，判断各节点符号并计算各节点的模糊隶属度，以此确定相容通路，根据最大-最小合成法计算每个相容通路的模糊隶属度以及相容通路候选故障源的隶属度，得到各候选故障源发生故障可能性的大小。从故障发生可能性最大的故障源开始分析，找到发生故障的部位，完成故障诊断，这样就大大提高了故障诊断的效率。 

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，AMT重型越野车换档过程分析；

步骤2，AMT重型越野车换档过程SDG模型的建立及模型的简化；

步骤3，基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断。

2.根据权利要求1所述的基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法，其特征在于，步骤1具体包括：

步骤1.1，正常换档过程流程分析；

步骤1.2，传动系统动力学分析；

步骤1.3，自动换档操纵系统数学建模。

其中，步骤1.2与步骤1.3执行不分先后顺序。

3.根据权利要求2所述的基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法，其特征在于，步骤1.1中，正常换档过程共分为6个阶段，如图3所示。

4.根据权利要求2所述的基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法，其特征在于，步骤1.2中，变速器输入轴部分的动力学公式为：

$J_1{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_1\left(t\right)=\frac{M_s}{i_1{i}_X}+M_i---\left(1\right)$

变速器输出轴部分的动力学公式为：

$J_2{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_2\left(t\right)=\frac{M_r}{i_o}-M_s---\left(2\right)$

公式(1)-(2)中：M_s—同步器摩擦锥面传递的摩擦扭矩；M_i—轴承摩擦、搅油损失等效到变速器输入轴上的阻力矩；M_r—地面阻力矩；ω₁—变速器输入轴转动角速度；ω₂—变速器输出轴转动角速度；J₁—离合器从动盘、一轴齿轮、中间轴齿轮及各档位的常啮合齿轮等换算到变速器输入轴上的转动惯量；J₂—与变速器输出轴相连的整车惯量等效到变速器输出轴上的转动惯量；i₁—中间轴和输入轴常啮合齿轮传动比；i_x—X档齿轮副的传动比；i₀—主减速器和轮边减速器的总传动比。

5.根据权利要求2所述的基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法，其特征在于，步骤1.3中，自动换档操纵系统数学模型为：

F_s＝k_s(P₄S₄-P₃S₃)  (3)

$M_s=\frac{F_s{\mathrm{\μ}}_{s}R}{\sin \mathrm{\α}}---\left(4\right)$

公式(3)-(4)中：F_s—作用于同步器的换档力；k_s—换档杠杆传动比；P₃—换档油缸有杆腔内工作压力；S₃—换档油缸有杆腔油压作用有效面积；P₄—换档油缸无杆腔内工作压力；S₄—换档油缸无杆腔油压作用有效面积；μ_s—同步器摩擦锥面的摩擦系数；R—同步器摩擦锥面的平均半径；α—同步器摩擦锥面的半锥角度。

6.根据权利要求1所述的基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法，其特征在于，步骤2具体包括：

步骤2.1，以4档升5档为例，建立换档过程②-⑤阶段的SDG模型；

步骤2.2，根据系统实际条件和需求删除不可测节点，简化SDG模型。

7.根据权利要求1所述的基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断方法，其特征在于，步骤3具体包括：

步骤3.1，根据节点的报警上下限、正常上下限和观测值，计算各节点模糊隶属度μ和节点符号；

步骤3.2，对节点和有向边进行分析，删除正常节点和非相容通路，得到SDG故障模型；

步骤3.3，根据SDG故障模型中的节点符号和支路符号，写出所有的相容通路；

步骤3.4，根据最大-最小合成法计算各个相容通路的模糊隶属度；

步骤3.5，根据故障源隶属度和其所在相容通路隶属度，得到候选故障源发生故障可能性；

步骤3.6，从发生故障可能性最大的候选故障源开始检测，若其发生故障，转入步骤3.7，若其未发生故障，忽略该候选故障源，转入步骤3.5继续依次检测发生故障可能性最大的候选故障源；

步骤3.7，确定发生故障的候选故障源即为故障所在，流程结束。

8.根据权利要求1-7之一所述的基于半定量SDG模型的换档过程故障诊断方法，其特征在于，所述变速器为重型越野车自动机械变速器。

9.一种基于半定量SDG模型的AMT重型越野车换档过程故障诊断系统，其特征在于，包括以下装置：

用于换档过程分析的装置；

用于换档过程SDG模型建立及模型简化的装置；

用于基于半定量SDG模型的换档过程进行故障诊断的装置。