论文摘要
故障诊断系统对于旋转机械运行安全，降低设备维修费用，提高设备利用率等都有重大意义。传统的故障诊断方法往往是把由传感器采集的模拟信号进行简单的放大、模拟滤波、模数转换等处理后就把信号送到故障诊断中心进行信息的提取和故障的诊断。但是，信号在模数转换、数据传输等过程中会增加许多干扰和噪声，为了获得比较准确的故障诊断结果，就必须保证经采样和传输过程后数据的可靠性和准确性。解决方法应该是在现场就对原始监测数据进行预处理。因此，在对数字信息进行故障诊断之前，必须对之先进行预处理。本文基于RISC架构的ARM芯片和嵌入式Linux操作系统与信息预处理技术相结合的思想，建立了信息预处理系统，进行了系统的软硬件设计和调试工作。嵌入式技术是以应用为中心和以计算机技术为基础，并且软硬件是可裁剪的，能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标的严格要求的专用计算机系统。对信息的预处理主要包括数字滤波、缺损数据填充、异常点分析、原始数据的转换、特征归约等。系统能快速、可靠、较精确的滤除信号中的干扰和噪声，以提高信息纯度，为后续信息处理和故障诊断打下良好基础。同时，在数字滤波方面，本系统建立了一个数字滤波工具箱，该工具箱中具有小波滤波、自适应滤波等几种滤波形式供系统选择，以适应不同设备、不同环境对滤波方法的不同要求。本系统采用当代流行的、控制和处理较好的、工业级ARM处理器芯片，不仅大大提高了数据采集的运行速度，而且可对A／D转换后的信号进行有针对性的预处理。这样就可以最大程度地去除信号中的干扰和噪声、提高信噪比、改善上传信号的质量并可以让故障诊断更加快速准确。经过仿真实验，证明本系统安全可靠，达到了预期的目标和效果。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 引言1.2 国内外发展概况1.2.1 国内外旋转机械故障诊断系统的发展概况1.3 课题提出的意义和主要研究内容1.3.1 课题提出的意义1.3.2 课题的研究内容1.4 本章小结第2章 信息预处理的方法分析2.1 概述2.2 滤波2.2.1 数字滤波器背景介绍2.2.2 数字滤波器的分类2.3 缺损数据的处理2.4 异常点分析2.5 原始数据的转换2.6 特征归约2.7 野点剔除2.8 本章小结第3章 嵌入式系统分析3.1 嵌入式技术概述3.2 嵌入式系统的组成3.3 嵌入式处理器开发工具3.4 嵌入式开发过程和设计方法的变化3.5 本章小结第4章 设备故障诊断预处理系统的总体设计4.1 概述4.2 总体方案设计4.2.1 需求分析和功能设计4.2.2 系统的总体规划4.3 系统软件总体设计4.4 RTOS-linux介绍4.4.1 嵌入式 Linux操作系统及其特点4.4.2 软件程序框架4.5 硬件的选型4.5.1 ARM芯片4.5.1.1 ARM芯片简介4.5.1.2 ARM AT91RM92004.5.2 复杂可编程逻辑器件 CPLD4.5.2.1 CPLD的特点4.5.2.2 Altera MAX7000系列的特点4.5.3 存储器4.5.3.1 SDRAM4.5.3.2 Flash4.5.4 看门狗电路4.6 本章小结第5章 滤波方法分析及信息预处理滤波工具箱5.1 自适应滤波与自适应滤波器5.1.1 自适应滤波理论发展过程5.1.2 自适应滤波发展前景5.1.3 线性自适应滤波理论5.1.3.1 最小均方自适应滤波器5.1.3.2 递归最小二乘自适应滤波器5.1.4 算法描述5.2 小波及小波包分析5.2.1 从傅立叶变换到小波变换5.2.1.1 傅立叶变换5.2.1.2 短时傅立叶变换5.2.1.3 小波变换5.2.2 连续小波变换及其离散化5.2.3 多分辨分析5.2.4 小波包变换5.2.5 小波变换与滤波5.3 滤波工具箱的设计5.4 本章小结第6章 仿真与结论6.1 仿真6.2 结论与展望6.2.1 结论6.2.2 创新点6.2.3 展望参考文献攻读学位期间参与的科研项目和发表的学术论文致谢
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