基于DSP6000的列车滚动轴承的故障在线诊断

论文摘要

为了能及时发现列车轴承故障诊断,保证行车安全,故障在线诊断的研究显得尤为重要。本文针对目前滚动轴承诊断存在的问题,提出了一种基于DSP6000的故障诊断系统。对于现场大量的实时信号,以DSP高速、实时、精度高的特点完成任务。 本文在研究滚动轴承故障和DSP原理与算法的基础上,建立了以DSP为核心的故障诊断系统,论证了该系统的可行性。 首先在诊断理论上,采用测振法诊断滚动轴承的运转状态,论证了振动法的优越性。在诊断手段方面阐述了数字信号处理的实现方法、特点及内容,通过几种实现方法的比较,决定采用通用DSP芯片来实现高速的实时数字信号处理算法。 其次,从DSP的综合怀价比来看,选取了高性能的C6701 DSP芯片作为系统的核心,详细地论述了诊断系统的设计、功能和硬件配置资源。在软件设计上,应用了FIR数字滤波器、FFT变换。在文中较为详细地介绍了FIR滤波器理论,快速傅立叶变换理论,以及它们实现的具体算法。对数字信号处理中最经典的应用—快速傅立叶变换(FFT)运算,在浮点DSP芯片上的实现做了充分的分析和研究,并完成相关的程序设计。 全文详细叙述了TI公司的TMS320C6701的硬件结构和主要特点,介绍了其软件集成环境CCS。最后,在系统的实现上,本文通过现场实例数据,完成信号处理,提取信号特征值,判断故障。 将DSP技术应用到滚动轴承故障诊断中,这对于推动我国铁路故障在线诊断技术具有重要意义。基于DSP6000的诊断系统是故障诊断中的一次大胆尝试,为故障诊断系统的进一步研究和应用开拓了空间,具有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 机械故障诊断技术发展概述
• 1.2 列车滚动轴承状态监测与故障诊断研究状况
• 1.2.1 滚动轴承故障诊断发展状况
• 1.2.2 轴承诊断的目的和方法
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 数字信号处理和DSP系统
• 2.1 数字信号处理
• 2.1.1 数字信号处理的实现方法
• 2.1.2 数字信号处理的主要内容
• 2.1.3 数字信号处理的特点
• 2.2 DSP系统概述
• 2.2.1 DSP系统构成
• 2.2.2 DSP系统的设计过程
• 2.2.3 DSP集成开发环境CCS（Code Composer Studio）
• 本章小结
• 第三章 TMS320C6701的硬件结构和特征
• 3.1 TMS320C6701结构及CPU
• 3.2 存储器
• 3.2.1 存储器映射
• 3.2.2 片内存储器
• 3.3 TMS320C6701的特点
• 本章小结
• 第四章 基于TMS320C6701的FFT运算
• 4.1 FFT的基本原理
• 4.2 TMS320C6701的特点适合执行FFT算法
• 4.3 FFT算法的程序实现
• 4.3.1 主程序编程思想及框图
• 4.3.2 倒序算法及框图
• 本章小结
• 第五章 FIR滤波器的DSP实现
• 5.1 FIR滤波器特点及原理
• 5.2 FIR滤波器的设计方法
• 5.3 FIR滤波器的实现
• 本章小结
• 第六章 轴承故障诊断系统的实现与研究
• 6.1 诊断系统的设计
• 6.1.1 WT6701PA板主要特点和硬件配置资源
• 6.1.2 PC机和DSP的通信
• 6.1.3 硬件调试
• 6.1.4 实验性验证系统可行
• 6.2 试验数据处理及结果分析
• 6.2.1 数据处理
• 6.2.2 数据分析
• 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢