数字阀组多故障模式下的主动容错控制方法与流程

技术特征：
1.一种数字阀组多故障模式下的主动容错控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：s1、建立数字阀组正常情况的控制信号库：按分别开启1个数字阀、2个数字阀、i个数字阀和n个数字阀时的控制信号分类为u
n＝1
,u
n＝2
,u
n＝i
,u
n＝n
，由此组成控制信号库u：u＝[u
n＝1 u
n＝2
ꢀ…ꢀ
u
n＝i
ꢀ…ꢀ
u
n＝n
]
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，n表示数字阀组中数字阀的个数；表示从n中随机取i个数的组合数；s2、明确数字阀组的故障类型：根据pcm控制信号和阀芯所在位置，将故障类型分为阀芯卡住未开启(ⅰ)、阀芯未完全开启(ⅱ)、阀芯未完全关闭(ⅲ)、阀芯卡在中间位置(ⅳ)和阀芯卡住未关闭(
ⅴ
)五种；s3、根据故障类型进行相应的容错控制：若故障类型为ⅰ，则执行步骤s4，若故障类型为ⅱ，则执行步骤s5，若故障类型为ⅲ，则执行步骤s6，若故障类型为ⅳ，则执行步骤s7，若故障类型为
ⅴ
，则执行步骤s8；s4、进行故障类型ⅰ的容错控制：此时数字阀开启失效，无流量输出，即故障类型ⅰ的数字阀输出流量q
(i)
＝0，通过给定此类故障阀常闭信号，并以q
ref
为目标流量，执行步骤s9；s5、进行故障类型ⅱ的容错控制：此时数字阀关闭正常，完全开启失效，不能完全输出整阀流量q0，即故障类型ⅱ的数字阀输出流量q
(ii)
满足0≤q
(ii)
＜q0，无需重构控制信号，通过pid调节pwm控制的数字阀占空比τ进行第一操作；s6、进行故障类型ⅲ的容错控制：此时数字阀开启正常，完全关闭失效，故障类型ⅲ的输出流量q
(iii)
不能为零，即满足0＜q
(iii)
≤q0，无需重构控制信号，通过pid调节pwm控制的数字阀占空比τ进行第二操作；s7、进行故障类型ⅳ的容错控制：此时数字阀完全开启和完全关闭均正常，故障类型ⅳ的输出流量q
(iv)
满足0＜q
(iv)
＜q0，无需重构控制信号，通过pid调节pwm控制的数字阀占空比τ进行第一操作或第二操作；s8、进行故障类型
ⅴ
的容错控制：此时数字阀完全关闭失效，故障类型
ⅴ
的输出流量q
(v)
满足q
(v)
＝q0，通过给定此类故障阀常闭信号，并以q
ref
′
＝q
ref-q
(v)
为新的目标流量，执行步骤s9；s9、重构数字阀组控制信号：根据流量区间确定数字阀开启数量i，得到新的控制信号分类u
n
′
＝i
，再以最少切换次数|j|为目标，确定u
n
′
＝i
中开启组合u，将重构后的开关控制信号给到5-bit等编码数字阀组对其他数字阀的控制信号进行重构，以满足流量需求。2.根据权利要求1所述的数字阀组多故障模式下的主动容错控制方法，其特征在于，所述第一操作为补偿完全开启与无法完全开启的流量差q
0-q
(j)
，所述第二操作为消除完全关闭与无法完全关闭的流量差q
(j)-0，j取ⅱ、ⅲ、ⅳ。3.根据权利要求1所述的数字阀组多故障模式下的主动容错控制方法，其特征在于，所述步骤s9中最少切换次数j为：j＝sum|u
i 1-u
i
|
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
其中，u
i
表示新的控制信号分类u
′
n＝i
中第i列组合。4.根据权利要求1所述的数字阀组多故障模式下的主动容错控制方法，其特征在于，所述常闭信号是将对应数字阀的控制信号设为常闭状态0，即将式(1)和式(2)中对应行均设为0，避免进一步线圈损坏。5.根据权利要求1所述的数字阀组多故障模式下的主动容错控制方法，其特征在于，所述步骤s4中若不能满足最大流量需求时，则在构型匹配时通过增加一个数字阀实现硬件冗余来补偿最大流量需求缺口；若出现多个此类阀故障，则停机维修或更换。6.根据权利要求1所述的数字阀组多故障模式下的主动容错控制方法，其特征在于，所提方法适应于单个数字阀的不同故障类型和多个数字阀的不同故障模式；若故障阀过多，超过0.5n时，其中n为数字阀的总个数，根据故障信息对数字阀组进行维修或更换，以保证系统性能。

技术总结
本发明提供了一种数字阀组多故障模式下的主动容错控制方法，该方法包括：建立数字阀组正常情况的控制信号库，明确数字阀组的故障类型，故障类型包括阀芯卡住未开启(Ⅰ)、阀芯未完全开启(Ⅱ)、阀芯未完全关闭(Ⅲ)、阀芯卡在中间位置(Ⅳ)和阀芯卡住未关闭(


技术研发人员：姚静 王佩 程雨旺 李新浩
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2021.10.12
技术公布日：2022/2/6