低温防结冰的空气悬架电磁阀控制方法、系统及电磁阀与流程

本发明涉及电磁阀，更具体地说，它涉及一种低温防结冰的空气悬架电磁阀控制方法、系统及电磁阀。

背景技术：

1、电磁阀作为车辆空气悬架系统分配阀的核心控制部件，其功能是通过电磁线圈驱动阀芯运动，实现液压油或气体介质的通断与流量调节，直接影响车辆的行驶稳定性、舒适性及安全性。在冬季极端低温环境（如北方严寒地区、高海拔地区），电磁阀内部残留的水分易凝结结冰，导致阀芯卡滞、动作响应延迟甚至完全失效，严重时会造成空气悬架系统瘫痪，引发车辆行驶安全隐患。

2、但现有的电磁阀作为执行单元，目前对于电磁阀的动作，在测试阶段，一般通过“听、看、测、试”四个步骤，通过通电瞬间是否听到有“咔哒”的吸合声，并看阀杆等可视机械结构的动作变化，或在断电后测量线圈电阻是否存在开路或短路，以及采用手动测试的方式进行启动，但对于电磁阀在安装之车辆空气悬架系统上后，难以对电磁阀的工作状态和情况进行检测，仅能通过负载的动作情况进行反馈，但人员位于车内也无法近距离查看动作情况，故而难以反馈具体电磁阀的故障状态及问题。

3、因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种低温防结冰的空气悬架电磁阀控制方法、系统及电磁阀。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种低温防结冰的空气悬架电磁阀控制方法，应用于冬季极端低温环境对电磁阀的动作检测，其步骤包括：

3、s1.同步采集电磁阀的多维度实时信号，所述多维度实时信号包括供给电磁阀动作的电流信号；

4、s2.对所述多维度实时信号进行深度处理，得到标准化后的曲线特征数据；

5、s3.获取曲线特征数据，并对标准化后的曲线特征数据进行分析，输出结冰状态判定结果及结冰相关量化参数；

6、s4.基于结冰状态判定结果，若判定为结冰异常状态时，依据结冰程度自适应控制算法动态调整加热参数，进行加热融冰；

7、s5.加热完成后对电磁阀进行复检，根据复检结果执行正常开启、二次加热或极端工况应急处理操作；

8、s6.若所述结冰状态判定为非结冰状态，启动故障诊断流程，判断故障类型并输出针对性建议。

9、本发明进一步设置为：所述s1中，多维度实时信号还包括电压信号，通过滑动时间窗口获取相应时刻的电流信号或电压信号，用以监测电磁阀动作前后的电流或电压的变化状况。

10、本发明进一步设置为：所述s2中，对所述多维度实时信号进行深度处理的具体步骤包括：

11、连续记录并窗口化，以预设的滑动时间窗口持续记录电流波形；

12、预处理，进行数字滤波对获取的多维度实时信号进行降噪，并进行标准化处理，消除电网电压波动对电流波形幅值的影响。

13、本发明进一步设置为：所述s3中，对标准化后的曲线特征数据进行分析的步骤包括：

14、获取启动时刻，对于滑动时间窗口内监测实时的电流信号，当电流信号的大小首次超过预设阈值时，标记为启动时间；

15、检测电流峰值，在启动时刻后预设时间窗口内，寻找电流信号的最大值，并设定为电流启动峰值，标记为峰值电流时刻，并计算电流启动峰值与额定启动峰值的峰值比；

16、峰值时间检测，计算从启动时刻至峰值电流时刻的实际时间差，并计算实际时间差与额定启动时间差的时间比，额定启动时间差为正常启动的峰值时间；

17、特征向量构建，将时间比以及峰值比组合作为特征向量，作为结冰状态判定结果及结冰相关量化参数。

18、本发明进一步设置为：所述s3中，对标准化后的曲线特征数据进行分析的步骤还包括：

19、冲击面积计算，对电流曲线特征中从启动时间到电流经电流启动峰值后回落至峰值70%的时刻进行数值积分，计算冲击电流面积，并计算冲击电流面积与正常启动的冲击面积的面积比；

20、特征向量构建的步骤还包括：将时间比、峰值比以及面积比组合作为特征向量，作为结冰状态判定结果及结冰相关量化参数。

21、本发明进一步设置为：所述s4中，自适应控制算法采用模型预测控制与模糊pid控制相结合的复合控制算法，动态调整加热参数：

22、以结冰厚度、环境温度、线圈温度、介质压力为输入变量，以加热电流、加热时长为输出变量，建立非线性预测模型，预测不同加热参数下的融冰效果；

23、通过模糊pid算法实时修正加热参数。

24、本发明进一步设置为：所述s4，还包括：

25、基于改进的bp神经网络模型计算融冰所需最小热量及最优加热参数初始值，改进的bp神经网络模型采用动量梯度下降法优化权重参数。

26、本发明进一步设置为：所述s6中，故障诊断流程采用故障树分析法与改进的k近邻算法相结合的方式；

27、故障树分析法：以电磁阀动作异常为顶事件，分解为电气系统故障、机械系统故障、介质系统故障等中间事件，再进一步分解为至少包括线圈断路、阀芯卡涩的事件，建立事件间逻辑关系；

28、改进的knn算法：采用曼哈顿距离与欧氏距离加权求和计算样本距离，选取距离最近的样本，结合事件间逻辑关系投票判定故障类型。

29、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：低温防结冰的空气悬架电磁阀控制系统，用于实现低温防结冰的空气悬架电磁阀控制方法，包括：

30、多维度信号采集模块，用于采集电磁阀的多维度实时信号，包括电流采集单元、电压采集单元、温度采集单元及压力采集单元；

31、信号预处理模块，采用fpga+dsp异构计算架构，用于对多维度实时信号进行深度预处理；

32、多算法处理单元，包括主控制器、模型运算子模块、控制算法子模块及存储单元，用于执行多模型协同判定、自适应控制及故障诊断；

33、智能驱动模块，用于根据控制指令输出加热电流，实现加热模式与工作模式切换及设备保护；

34、通讯与报警模块，用于数据传输与故障报警；

35、电源模块，用于为各模块提供稳定供电；

36、机械应急开启模块，用于电子控制故障时实现阀门应急开启；

37、自校准模块，用于定期自动校准各采集单元与驱动模块，确保工作精度。

38、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种低温防结冰的空气悬架电磁阀，用于搭载低温防结冰的空气悬架电磁阀控制系统，包括：阀体、介质流道、接线座、阀嘴、导套、衔铁、磁轭、励磁线圈、上密封圈、下密封圈、弹簧、密封体、法兰、挡铁、压力传感器及机械应急开启机构；

39、阀体内部设有介质流道，接线座固定于阀体外侧，内置防水密封垫，接线端子与励磁线圈电连接，阀嘴、导套、法兰及挡铁自上而下依次同轴固定，导套上端与阀嘴焊接，法兰下端与导套中部焊接，导套下端与挡铁焊接；

40、上密封圈设置于阀嘴与导套连接处，下密封圈设置于导套与挡铁连接处，磁轭套设于导套外部，励磁线圈绕制于磁轭与导套之间，线圈外侧包裹隔热层，内层贴合导热膜；

41、衔铁活动设置于导套内腔，弹簧套设于衔铁一端，与挡铁相抵；

42、密封体固定于衔铁自由端，与介质流道适配，压力传感器安装于阀体内腔，与介质流道连通，其信号输出端通过导线与接线座连接；

43、机械应急开启机构固定于阀体一侧，机械应急开启机构的应急推杆与衔铁对应设置，可驱动衔铁动作，电磁阀通过法兰及阀体螺纹接口与空气悬架系统的t56型分配阀固定连接，分配阀可安装多个电磁阀，各电磁阀通过接线座与控制设备通讯连接。

44、综上所述，本发明具有以下有益效果：

45、本技术的有益效果为：

46、（1）本技术通过融合多维度信号与多模型协同判定策略，提高结冰判定准确率，提高结冰厚度预测精度，有效避免极端低温复杂工况下的误判与漏判。

47、（2）采用mpc与模糊pid复合控制算法，基于结冰厚度定量评估动态调整加热参数，融冰效率提升40%以上，能耗降低30%，同时通过线圈温度保护机制，避免过热损坏。同时可针对-50℃极端低温与厚冰层设计应急加热模式与机械应急开启机构，确保极端情况下电磁阀仍能实现基本功能，显著提升车辆行驶安全性。