论文题目: 磁力轴承故障诊断的相关理论与实验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械制造及其自动化
作者: 库少平
导师: 周祖德,胡业发
关键词: 磁力轴承,故障诊断,数据融合,多值逻辑,控制系统
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 磁力轴承是集机械、电子、控制、计算机、传感、材料等多学科技术为一体的复杂的机电一体化系统,目前国内外关于磁力轴承的研究工作主要集中在结构与控制系统设计方面,很少关于磁力轴承故障诊断的报道。本文在综合分析国内外磁力轴承及其故障诊断发展状况的基础上,重点对磁力轴承故障诊断中的基本理论和关键技术与相关问题进行了深入的研究和探讨,在如下几方面取得创新性进展: 通过对磁力轴承多传感器数据融合处理的研究,建立了磁力轴承多传感器数据模型,提出了采用方差分析和极差分析方法进行磁力轴承多传感器数据均值检验,通过检验结果可以知道各个数据通道采集的数据均值是否发生变化。提出了将最大方差检验法应用于磁力轴承多传感器数据方差检验,从而判断传感器采集的数据方差是否相等。指明了同一自由度上两个传感器的数据融合处理方法,并指明了磁力轴承单个传感器数据的测试分析方法,还分析了统计检验中显著性水平的选取原则。所提出的数据融合处理方法能用于磁力轴承工作状态监控、故障诊断等。 通过对磁力轴承多传感器基于多值逻辑的故障诊断的研究,提出了基于序列变量的多值逻辑代数理论,将该理论应用于磁力轴承传感器故障诊断,根据磁力轴承的工作状态能推理出传感器的状态,提出并证明了推理过程中需要用到的几个定理,详细论述了多传感器状态推理过程,并用程序实现了推理过程。 通过对磁力轴承控制系统故障诊断的研究,建立了磁力轴承控制系统的数学模型,同时对控制系统性能以及电路延迟和噪声干扰两种典型故障根源进行了仿真研究,结果表明:电路延迟引起转子作高频振动,因此要尽量减少电路的延迟时间,同时可以通过调整控制系统的PID参数降低延迟对系统的不利影响,结果还表明随机噪声干扰对控制系统的影响不很明显。通过对数据采集与处理通道故障诊断的研究,提出了实用的诊断测试技术。通过对控制电路系统故障诊断的研究,对组合逻辑电路的多种故障现象以及时序逻辑电路给出了对应的测试与诊断方法,并提出了控制系统对转子中心位置的搜索方法。 通过对磁力轴承控制系统基于故障诊断的实时任务调度算法的研究,提出了一个考虑可靠性与故障诊断的任务调度算法,该算法吸收了经典的速率
论文目录:
第1章 绪论
1.1 磁力轴承的基本原理与特性
1.2 国内外磁力轴承技术的发展状况
1.3 故障诊断方法概述
1.4 磁力轴承故障诊断的主要内容
1.5 本文的课题支撑与主要工作
第2章 磁力轴承多传感器数据模型与融合处理
2.1 多传感器数据模型
2.2 多传感器数据融合处理
2.2.1 基于方差分析的均值检验
2.2.2 基于学生氏极差分析的均值检验
2.2.3 数据方差齐性检验
2.2.4 同一自由度上两个传感器数据的融合处理
2.2.5 单个传感器数据的测试
2.2.6 数据统计检验中显著性水平的选取
2.3 本章小结
第3章 多传感器基于多值逻辑故障诊断原理与理论
3.1 磁力轴承传感器基本特点分析
3.2 基于序列变量的多值逻辑代数理论
3.3 多传感器故障诊断原理与理论
3.3.1 基于多值逻辑的多传感器故障诊断基本过程
3.3.2 最优工作状态的检测
3.3.3 传感器状态的多值逻辑推理过程
3.4 本章小结
第4章 控制系统的数学模型与故障诊断
4.1 控制系统的数学模型
4.2 控制系统故障仿真研究
4.2.1 控制系统性能的仿真
4.2.2 考虑电路延迟时的故障仿真
4.2.3 考虑噪声干扰时的故障仿真
4.3 控制系统数据通道的故障诊断
4.4 控制电路系统的故障诊断
4.4.1 控制电路系统的故障诊断概述
4.4.2 控制电路系统中组合逻辑电路的故障诊断技术
4.4.3 控制电路系统中时序电路的故障诊断技术
4.5 控制系统对转子中心位置的搜索
4.6 本章小结
第5章 基于故障诊断的控制系统实时任务调度算法
5.1 经典调度算法分析和控制系统中的任务分类
5.2 基于故障诊断的控制系统实时任务调度算法设计
5.2.1 任务调度算法设计
5.2.2 对所提出的调度算法的理论研究
5.2.3 采用中断方式的故障报警原理
5.3 本章小结
第6章 转子系统故障诊断实验研究
6.1 转子系统基于振动测试的故障诊断
6.1.1 实验中的磁力轴承实物结构
6.1.2 转子处于磁悬浮状态但不旋转时的振动测试与故障分析
6.1.3 转子旋转时系统的振动测试与故障分析
6.1.4 振动阶次分析与故障诊断
6.2 转子系统基于噪声分析的故障诊断
6.2.1 转子悬浮但不旋转时系统的噪声场测试与故障分析
6.2.2 转子旋转时系统的噪声场测试与故障分析
6.2.3 出现故障时的噪声场测试分析以及实验的可重复性研究
6.3 转子系统基于温度场检测的故障诊断
6.4 转子的模态测试及其在故障诊断中的作用
6.5 转子系统加载特性与故障诊断
6.6 本章小结
第7章 被动支承故障特性研究
7.1 被动支承的数学模型
7.2 被动支承的振动与故障特性
7.2.1 振动微分方程解的定性分析
7.2.2 振动的幅值特性研究
7.2.3 振动的频率特性研究
7.2.4 作简谐振动的近似特性
7.2.5 数值仿真结果及故障分析
7.3 本章小结
第8章 全文总结与展望
8.1 全文总结
8.2 研究展望
参考文献
作者在攻读博士学位期间发表的文章
致谢
发布时间: 2005-10-11
参考文献
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- [5].磁悬浮转子系统建模技术及其虚拟样机研究[D]. 张锦光.武汉理工大学2010
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