基于虚拟仪器技术的柴油机综合测试及智能故障诊断系统设计与研究

论文摘要

柴油机作为船舶动力的核心部分,是船舶行驶的动力来源,是船舶的心脏。只有建立起一套高精度,高效率的柴油机测试系统,才能对柴油机实施有效的监测。根据获取的柴油机运行参数,对柴油机采取有效的控制和诊断,进而提高柴油机的工作效率及其可靠性。因此,本课题的目标是建设一个集柴油机测试、智能故障诊断研究于一体的综合试验台。目前国内的大部分的柴油机试验台还是采用传统测试仪器,随着检测技术的发展,传统测试仪器的诸多缺点逐渐显示出来并且难以适应不断提高的试验精度等方面的要求。与此同时,以虚拟仪器为代表的第五代测试技术已经成为测试领域发展的必然趋势,在柴油机测控领域得到了广泛应用。为了满足新时期柴油机测控系统越来越高的要求,本文采用虚拟仪器技术对柴油机测试系统进行了研发,并在前人研究基础上进行了功能扩展和技术改进。此外,在柴油机故障诊断方面,利用神经网络技术进行故障诊断是一个重要发展趋势,国内这方面的研究起步较晚,目前国内绝大多数诊断系统都采用应用最广的BP网络,并且以C语言或调用Matlab神经网络工具箱这两种编程方式来实现,诊断精度普遍不高,学习速度较慢,难以适应实时在线学习和诊断的需要。本文在当前故障诊断研究基础上,综合了现有常用的特征提取方法,针对柴油机故障诊断,以燃油系统为例,增加了神经网络的特征输入量,并涵盖了更多故障状态,在提高神经网络的辨识能力的同时丰富了故障诊断的功能。本文详细论述了几种常用神经网络的结构及其算法,创造性的将虚拟仪器技术引入到故障诊断中。本文以现代测试及虚拟仪器技术为基础,以LabVIEW,Matlab等软件为开发工具,以工业控制计算机为硬件核心,针对某型船用柴油机,设计开发了一套功能相对完善的教学、科研两用的柴油机综合测试及智能故障诊断系统。对于整个系统功能和可靠性,利用柴油机试验台进行了考核试验,表明系统功能完善、测试及诊断精度较高、运行稳定可靠,达到了设计目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 柴油机综合测试技术研究国内外发展概况
• 1.2.1 虚拟仪器与LabVIEW
• 1.2.2 虚拟仪器技术在柴油机测试系统中的应用发展情况
• 1.3 柴油机故障诊断系统研究国内外发展概况
• 1.4 本论文研究的意义及主要内容
• 1.4.1 论文研究的来源及意义
• 1.4.2 论文研究的主要内容
• 第2章 柴油机综合试验台总体方案设计
• 2.1 柴油机综合测试系统的功能和组成
• 2.1.1 测试系统的功能
• 2.1.2 柴油机综合测试系统组成
• 2.2 测试系统硬件结构
• 2.3 测试系统测量参数
• 2.4 数据采集设备的选择
• 2.5 试验台功能扩展
• 2.6 本章小结
• 第3章 试验台测试系统硬件设计
• 3.1 概述
• 3.2 低速稳态信号调理电路设计
• 3.2.1 热电阻信号调理电路
• 3.2.2 热电偶信号调理电路
• 3.2.3 标准信号调理电路
• 3.2.4 转速测量电路
• 3.2.5 测量放大器电路
• 3.3 高速瞬态信号调理电路设计
• 3.4 抗干扰措施
• 3.5 本章小结
• 第4章 试验台测试系统软件设计
• 4.1 概述
• 4.1.1 软件总体结构
• 4.1.2 软件开发平台
• 4.2 系统初始化程序
• 4.2.1 功能说明
• 4.2.2 程序设计
• 4.3 登录进入系统后显示界面程序
• 4.4 主监控界面及报警程序
• 4.4.1 操作步骤
• 4.4.2 程序设计
• 4.5 性能指标测量分析程序
• 4.5.1 计算公式
• 4.5.2 实验步骤
• 4.5.3 程序设计
• 4.6 综合示波图分析程序
• 4.6.1 数据采集方法介绍
• 4.6.2 实验步骤
• 4.6.3 程序设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 基于人工神经网络的故障诊断技术研究
• 5.1 柴油机故障诊断技术
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 本章主要研究内容
• 5.2 柴油机智能故障诊断系统设计
• 5.2.1 柴油机燃油系统系统概述
• 5.2.2 柴油机燃油系统故障特征量提取
• 5.2.3 柴油机故障诊断系统
• 5.3 实验步骤
• 5.4 程序设计
• 5.5 本章小结
• 第6章 柴油机故障诊断试验研究
• 6.1 柴油机故障诊断系统试验流程
• 6.2 柴油机故障诊断系统试验结果
• 6.3 柴油机故障诊断结果分析
• 6.3.1 神经网络学习速度的比较分析
• 6.3.2 神经网络故障诊断精度的比较分析
• 6.4 本章小结
• 第7章 柴油机远程测试及故障诊断的实现
• 7.1 DataSocket技术
• 7.2 远程面板技术
• 7.3 柴油机远程测试及故障诊断的实现
• 7.3.1 配置LabVIEW Web Server
• 7.3.2 在LabVIEW中操作远程面板实现柴油机远程测试
• 7.3.3 通过网页操作远程面板实现柴油机远程测试
• 7.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢