液压控制系统运行状态计算机监控与故障诊断系统研究

论文摘要

针对液压系统出现故障时,问题的综合性、复杂性及故障难排除性这一特点,本文开发了液压系统运行状态计算机监控与故障诊断系统软件平台,将专家系统与模糊数学理论相结合,实现了液压系统参数的在线监测与诊断功能,能够快速查找出系统故障的部位和原因,并提供故障的排除措施。因而,系统软件能够帮助技术人员和现场操作工人避免盲目查找故障,节约了机器发生故障时的停机检修时间,提高了经济效益和生产效率。本系统以VB6.0作为系统开发软件,首先构建了液压系统的参数监测系统,即由传感器将各个参数测量点检测回来的压力、流量和温度等参数通过数据采集卡送入计算机软件,对数据进行分析和处理,提取征兆信号,并进行保存等工作。根据参数测量法原理,将提取的征兆信号与设备各个参数正常工作范围进行比较来判断是否出现故障。如无故障,可根据参数变化情况进行趋势预测;如有故障,则系统发出报警声和报警工作灯进行故障报警。其次,建立了液压系统故障诊断专家系统平台,详细论述了知识库、实时数据库、知识表示、推理机及人机界面的建立理论。在本系统中,采用ACCESS来建立知识库和实时数据库;采用产生式规则表示法来表示领域专家的知识;采用由数据驱动的正向推理机制、深度优先法的搜索策略、不精确推理的推理方法来完成推理机的设计;采用由报表、文件、图形等综合方式来实现计算机和用户之间良好沟通的人机界面。最后,应用模糊数学理论,将模糊综合评判结果显示给用户,按故障原因对应的故障可信度大小依次排列,并可按其逐项进行故障的排除检查。本文实现了液压系统故障参数监测的可视化,并且在知识和证据不确定性的前提下,采用模糊故障诊断的办法来完成对液压系统的故障排除,最后通过了实验检验,证明了其具有良好的有效性、可行性和推广实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 液压系统故障诊断的研究现状及发展趋势
• 1.3 液压系统故障诊断技术
• 1.3.1 逻辑诊断法
• 1.3.2 用溢流阀检测故障
• 1.3.3 加热检测法
• 1.3.4 参数测量法
• 1.3.5 铁谱技术
• 1.3.6 振动测量
• 1.3.7 专家系统
• 1.3.8 模糊诊断法
• 1.3.9 神经网络诊断法
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 1.5 课题研究内容
• 2 故障诊断专家系统
• 2.1 专家系统概述
• 2.1.1 专家系统的基本概念
• 2.1.2 专家系统国内外发展概况
• 2.2 专家系统的特点
• 2.3 故障诊断专家系统的研究与设计
• 2.3.1 诊断专家系统开发工具
• 2.3.2 诊断专家系统开发语言
• 2.3.3 故障诊断专家系统平台的结构
• 3 液压故障诊断中的综合评判
• 3.1 模糊理论概述
• 3.2 液压系统模糊诊断的原则与方法
• 3.2.1 液压系统的模糊性
• 3.2.2 液压设备模糊诊断的基本原则
• 3.3 模糊故障诊断的数学基础
• 3.3.1 模糊集合与经典集合
• 3.3.2 模糊算子
• 3.3.3 隶属函数的确定
• 3.4 模糊综合评判
• 3.4.1 模糊综合评判定义
• 3.4.2 模糊综合评判的数学模型
• 3.4.3 模糊诊断的模糊聚类分析
• 3.4.4 模糊综合评判的一般过程
• 4 液压系统故障监测与诊断专家系统平台设计方案
• 4.1 故障监测系统的建立与维护
• 4.1.1 监测系统的结构
• 4.1.2 监测参数的选择
• 4.1.3 传感器的选择
• 4.1.4 信号的采集
• 4.1.5 信号分析与处理
• 4.2 故障诊断专家系统的建立与维护
• 4.2.1 知识获取
• 4.2.2 知识表示
• 4.2.3 知识库的数据表示
• 4.2.4 推理机的建立
• 5 基于模糊控制的液压系统故障监测与诊断专家系统软件平台的实现
• 5.1 专家系统软件平台的结构设计
• 5.2 人机界面的实现
• 5.2.1 故障监测系统
• 5.2.2 故障诊断系统
• 5.2.3 知识库管理系统
• 6 故障实验验证
• 6.1 轴向柱塞泵故障诊断实例
• 6.1.1 泵站液压原理图
• 6.1.2 轴向柱塞泵故障和症状
• 6.1.3 轴向柱塞泵诊断的建立
• 6.1.4 数据处理及计算
• 6.1.5 系统软件诊断
• 6.1.6 诊断结果分析
• 6.2 溢流阀故障诊断实例
• 6.3 液压缸故障诊断实例
• 6.4 总结
• 结论与展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢