基于瞬时转速信号的柴油机故障诊断专家系统的研究

论文摘要

对于柴油机这一非常复杂的机械系统来说,每一个零部件发生故障都可能影响柴油机的正常工作,因此造成故障种类繁多,这也要求我们探讨研究更多的故障诊断方法来准确地定位故障源。瞬时转速信号含有丰富柴油机的工况信息,并且磁电法瞬时转速的测量方法简单方便,具有价格较为低廉和工程实用性强的优点。瞬时转速的获取过程是转速模拟信号通过数据采集卡将其转变为数字信号,通过计算机的软件进行处理分析,通过计算得出瞬时转速。本文瞬时转速的原始信号采用磁电法测取,采用软件法中的零值点法提取,提取的瞬时转速波形再进行滤波、整周期平均、齿平均等处理得到测量结果。基于瞬时转速的柴油机故障诊断专家系统以Windows XP为操作系统,MATLAB为编程语言,应用面向对象的编程方法开发。MATLAB的工具箱中包括了ANFIS(自适应神经模糊推理系统)的GUI(图形用户界面),用于构建Sugeno型(动态系统的模糊模型识别方法)的ANFIS专家系统。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究的目的及意义
• 1.2 瞬时转速测量方法的研究现状
• 1.2.1 国外瞬时转速测量方法的研究现状
• 1.2.2 国内瞬时转速测量方法的研究现状
• 1.3 专家系统在故障诊断中的应用现状
• 1.4 论文主要的研究内容
• 第2章 瞬时转速的测量原理与方法
• 2.1 瞬时转速测量方法
• 2.2 瞬时转速测量系统
• 2.2.1 磁电法瞬时转速测量原理
• 2.2.2 瞬时转速测量系统
• 2.2.3 瞬时转速信号的提取
• 2.2.4 瞬时转速信号的处理
• 2.3 瞬时转速测量的影响因素分析
• 2.3.1 齿轮分度的影响
• 2.3.2 采样频率的影响
• 2.3.3 燃烧的循环波动的影响
• 2.3.4 环境因素的影响
• 2.4 提高瞬时转速测量精度的方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 故障诊断专家系统
• 3.1 专家系统的概述
• 3.1.1 专家系统的概念
• 3.1.2 专家系统的基本功能
• 3.1.3 专家系统的特点
• 3.2 专家系统的组成
• 3.3 专家系统的知识表示方法
• 3.3.1 一阶线性谓词逻辑表示法
• 3.3.2 产生式表示法
• 3.3.3 框架表示法
• 3.4 知识的获取
• 3.4.1 知识获取过程
• 3.4.2 知识获取方法
• 3.5 故障诊断专家系统的推理机制
• 3.5.1 正向推理
• 3.5.2 反向推理
• 3.5.3 双向混合推理
• 3.6 本章小结
• 第4章 自适应神经模糊推理系统的研究
• 4.1 模糊理论
• 4.1.1 模糊集合和隶属函数的定义
• 4.1.2 隶属度函数
• 4.1.3 模糊推理规则
• 4.1.4 模糊推理过程
• 4.1.5 模糊推理系统常见模型
• 4.2 神经网络
• 4.2.1 人工神经元
• 4.2.2 人工神经网络
• 4.2.3 神经网络的学习方法
• 4.3 自适应神经模糊推理系统
• 4.3.1 ANFIS 的结构
• 4.3.2 ANFIS 的算法
• 4.4 瞬时转速信号的特征参数的确定
• 4.4.1 几何特征参数隶属度值确定
• 4.4.2 模糊识别过程
• 4.4.3 函数特征参数的提取
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于瞬时转速的故障诊断专家系统的总体设计
• 5.1 故障诊断专家系统总体结构设计
• 5.2 系统开发软件的选择
• 5.3 数据采集处理系统的设计
• 5.3.1 数据采集系统
• 5.3.2 数据处理系统
• 5.4 ANFIS 系统的构建
• 5.4.1 故障诊断专家人机初始界面
• 5.4.2 知识库管理功能
• 5.4.3 故障咨询功能
• 5.4.4 系统帮助功能
• 5.4.5 基于瞬时转速信号的故障诊断功能
• 5.5 本章小结
• 第6章 柴油机故障诊断专家系统的诊断试验
• 6.1 主要试验仪器设备
• 6.2 试验布置与试验仪器的安装
• 6.3 实测瞬时转速柴油机工作状态
• 6.3.1 试验测量瞬时转速前的工作准备
• 6.3.2 柴油机工作状态
• 6.3.3 上止点信号的确定
• 6.3.4 采样频率的选择
• 6.4 试验波形和试验结果分析
• 6.4.1 试验采样波形及故障判断
• 6.4.2 利用ANFIS 专家系统进行故障诊断
• 6.5 本章小结
• 第7 章全文总结及展望
• 7.1 主要工作总结
• 7.2 本文的创新点
• 7.3 今后工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• Abstract