CN106195247B - 一种基于大数据管理模式的变速器控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于大数据管理模式的变速器控制系统，包括相互连接的变速器现场控制系统和大数据管理系统，所述大数据管理系统用于将变速器现场控制系统的控制信息进行集合，分析出适用于变速器的最优控制策略，并将所述最优控制策略发送到变速器现场控制系统；所述大数据管理系统包括依次连接的大数据存储中心、数据预处理器、数据采集器和分布式计算机，所述分布式计算机通过无线网络与变速器现场控制系统连接。本发明极大的提高变速器的运行性能，并增加变速器的运行寿命。
Description
技术领域
本发明涉及变速器控制技术领域，具体涉及一种基于大数据管理模式的变速器控制系统。
背景技术
相关技术中中央处理器作为整个自动变速箱的核心控制单元，不仅承载了变速箱控制策略的软件还存储了变速箱所有的特性参数，而这些特性参数是永久不可更改的。也就是说每个变速箱和中央控制器之间是一一对应的。一旦变速箱出现不可修复的故障，则必须在更换变速箱的同时更换中央控制器。同样，当中央控制器损坏的时候也要相应地更换变速箱。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在提供一种基于大数据管理模式的变速器控制系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种基于大数据管理模式的变速器控制系统，包括相互连接的变速器现场控制系统和大数据管理系统，所述大数据管理系统用于将变速器现场控制系统的控制信息进行集合，分析出适用于变速器的最优控制策略，并将所述最优控制策略发送到变速器现场控制系统；所述大数据管理系统包括依次连接的大数据存储中心、数据预处理器、数据采集器和分布式计算机，所述分布式计算机通过无线网络与变速器现场控制系统连接。
本发明的有益效果为：采用大数据技术，将变速器现场控制系统的控制信息进行集合，并合并整理出多种优化的控制策略，使得每一台变速器都能找到对应的最优控制策略，最终形成最优的运行状态，极大的提高变速器的运行性能，并增加变速器的运行寿命。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明的结构连接示意图；
图2是本发明故障检测系统的结构示意图。
附图标记：
变速器现场控制系统1、大数据管理系统2、故障检测系统3、大数据存储中心21、数据预处理器22、数据采集器23、分布式计算机24、变速器控制电路11、数据采集模块31、硬件控制模块32、故障评估模块33、报警显示模块34、故障定位模块35、故障类型确定模块36、信息记录模块37。
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本应用场景的一个实施例的基于大数据管理模式的变速器控制系统，包括相互连接的变速器现场控制系统1和大数据管理系统2，所述大数据管理系统2用于将变速器现场控制系统1的控制信息进行集合，分析出适用于变速器的最优控制策略，并将所述最优控制策略发送到变速器现场控制系统1；所述大数据管理系统2包括依次连接的大数据存储中心21、数据预处理器22、数据采集器23、分布式计算机24，所述分布式计算机24通过无线网络与变速器现场控制系统1连接。
优选的，所述大数据存储中心21内设置有大数据数据库。
优选的，所述变速器现场控制系统1包括多个变速器控制电路11，所述变速器控制电路11包括中央处理器、阀体电路、信号输入电路、扩展存储电路及供电电路，所述信号输入电路连接中央处理器，所述中央处理器连接阀体电路，所述供电电路连接中央处理器，所述扩展存储电路连接中央处理器，所述分布式计算机24通过无线网络与中央处理器连接。
本发明上述实施例采用大数据技术，将变速器现场控制系统1的控制信息进行集合，并合并整理出多种优化的控制策略，使得每一台变速器都能找到对应的最优控制策略，最终形成最优的运行状态，极大的提高变速器的运行性能，并增加变速器的运行寿命。
优选的，所述基于大数据管理模式的变速器控制系统还包括用于对变速器现场控制系统1进行故障检测的故障检测系统3，故障检测系统3包括数据采集模块31、硬件控制模块32、故障评估模块33、报警显示模块34、故障定位模块35和故障类型确定模块36，所述硬件控制模块32与数据采集模块31和故障评估模块33连接，硬件控制模块32控制多个传感器实时监测变速器现场控制系统1，并将实时监测的数据通过采集模块输送到故障评估模块33，所述报警显示模块34与故障评估模块33、故障类型确定模块36连接，显示故障状态、在收到故障评估模块33输出的报警信号时进行报警并显示故障类型；所述故障定位模块35连接故障评估模块33和故障类型确定模块36，其通过对故障评估模块33发出的信息进行分析处理以定位故障传感器并将定位信息传送给故障类型确定模块36。
本优选实施例构建了故障检测系统3的模块架构。
优选的，所述数据采集模块31包括依次连接的数据获取单元和数据修正单元；所述数据获取单元采用无线传感器网络进行，正常情况下，只有少部分传感器节点处于工作状态，进行数据采集，数据采集周期为1s，大部分传感器节点处于休眠状态，当故障评估模块输出报警信号时，处于工作状态的传感器节点向处于休眠状态的传感器节点发送唤醒信息，处于休眠状态的传感器节点进入工作状态，同时数据采集周期缩短为0.5s；所述数据修正单元用于修正非标准条件下对传感器采集数据带来的影响，引入修正系数 T0为传感器工作的标准温度,H0为传感器工作的标准湿度，其中T为传感器采集数据时的环境温度，H为传感器采集数据时的环境湿度。
本优选实施例设置数据修正单元，传感器能够获得更准确的观测数据。
优选的，所述故障评估模块33包括：
(1)残差信号生成单元，用于根据奇异系统方法来设计故障检测观测器并获得需检测系统的残差信号，定义故障检测观测器为：
具有故障信息的残差信号的计算公式为：
此处，
其中，xm表示系统的状态向量，表示状态xm的估计，表示系统输出向量的估计，为辅助状态，Cm表示具有故障信息的残差信号，Zm为系统状态误差，Gm表示故障，Ym为未知外部有界扰动向量，Km为控制输入向量，a2i、a1i、b1i、c1i为根据系统自定义的合适维数的矩阵，d2i为根据系统自定义的列满秩的矩阵，Ui、Vi为所述故障检测观测器的设计参数；
(2)故障评估单元，用于判断直流偏磁隔离系统是否出现故障，定义故障评估函数为：
优选的，m0为初始演变时间，n为有限的演变时间区间；若P(Cm)>0，所述故障评估模块输出报警信号，若P(Cm)≤0，所述故障评估模块33输出正常信号。
本优选实施例设置的故障检测系统3的故障检测精度高、速度快。
优选的，所述报警显示模块34包括依次连接的报警器和LED显示屏，当收到故障评估模块33输出的报警信号时报警器进行报警，此时，LED显示屏根据故障类型确定模块36的输出信号显示故障类型；当收到故障评估模块33输出的正常信号时报警器不工作，LED显示屏显示“00”。
本优选实施例设置的报警显示模块34，构造简单，易于实施。
优选的，所述故障定位模块35，其包括依次连接的子观测器建立单元、解耦单元和定位单元，所述子观测器建立模块针对每一个参与反馈信号的传感器建立一系列并行的降维鲁棒观测器，每个降维鲁棒观测器对应于一个传感器的输出；所述解耦单元利用降维鲁棒观测器对传感器的输出信号进行解耦；所述定位单元用于定位故障传感器，设共有k个参与反馈信号的传感器，定位公式为：
其中，γ表示故障传感器，Ci表示由第i个参与反馈信号的传感器的输出信号和降维鲁棒观测器的估计值进行比较得到的残差偏差。
本优选实施例设置的故障定位模块35利用针对每一个传感器输出设计的降维鲁棒观测器进行故障快速检测和定位，定位效率高。
优选的，所述故障检测系统3还包括信息记录模块37，所述信息记录模块37包括信息筛选单元和信息存储单元，所述信息存储单元为一63GB固态硬盘，故障点位置和故障类型经过信息筛选单元进入到信息存储单元存储下来，节约了存储空间，便于后续工作人员进行故障排除。信息筛选单元的作用是从所有信息中选择故障点位置和故障类型信息进行记录。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (3)
1.一种基于大数据管理模式的变速器控制系统，其特征是，包括相互连接的变速器现场控制系统和大数据管理系统，还包括用于对变速器现场控制系统进行故障检测的故障检测系统，故障检测系统包括数据采集模块、硬件控制模块、故障评估模块、报警显示模块、故障定位模块和故障类型确定模块，所述硬件控制模块与数据采集模块和故障评估模块连接，硬件控制模块控制多个传感器实时监测变速器现场控制系统，并将实时监测的数据通过采集模块输送到故障评估模块，所述报警显示模块与故障评估模块、故障类型确定模块连接，显示故障状态、在收到故障评估模块输出的报警信号时进行报警并显示故障类型；所述故障定位模块连接故障评估模块和故障类型确定模块，其通过对故障评估模块发出的信息进行分析处理以定位故障传感器并将定位信息传送给故障类型确定模块；所述大数据管理系统用于将变速器现场控制系统的控制信息进行集合，分析出适用于变速器的最优控制策略，并将所述最优控制策略发送到变速器现场控制系统；所述大数据管理系统包括依次连接的大数据存储中心、数据预处理器、数据采集器和分布式计算机，所述分布式计算机通过无线网络与变速器现场控制系统连接；
所以故障评估模块包括残差信号生成单元和故障评估单元；
所述残差信号生成单元用于根据奇异系统方法来设计故障检测观测器并获得需检测系统的残差信号，定义故障检测观测器为：
具有故障信息的残差信号的计算公式为：
此处，
其中，xm表示系统的状态向量，表示状态xm的估计，表示系统输出向量的估计，为辅助状态，Cm表示具有故障信息的残差信号，Zm为系统状态误差，Gm表示故障，Ym为未知外部有界扰动向量，Km为控制输入向量，a2i、a1i、b1i、c1i为根据系统自定义的合适维数的矩阵，d2i为根据系统自定义的列满秩的矩阵，Ui、Vi为所述故障检测观测器的设计参数；
所述故障评估单元用于判断直流偏磁隔离系统是否出现故障，定义故障评估函数为：
其中，m0为初始演变时间，n为有限的演变时间区间；若P(Cm)＞0，所述故障评估模块输出报警信号，若P(Cm)≤0，所述故障评估模块输出正常信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据管理模式的变速器控制系统，其特征是，所述大数据存储中心内设置有大数据数据库。
3.根据权利要求2所述的一种基于大数据管理模式的变速器控制系统，其特征是，所述变速器现场控制系统包括多个变速器控制电路，所述变速器控制电路包括中央处理器、阀体电路、信号输入电路、扩展存储电路及供电电路，所述信号输入电路连接中央处理器，所述中央处理器连接阀体电路，所述供电电路连接中央处理器，所述扩展存储电路连接中央处理器，所述分布式计算机通过无线网络与中央处理器连接。
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