某水下装备软件仿真平台及故障诊断方法研究

论文摘要

本文首先详细介绍了基于SolidWorks和OpenGL的的三维运动仿真建模方法,提出了建模技术路线,建立了某水下装备系统的三维虚拟模型,并探讨了三维虚拟建模中的一些关键技术。在SolidWorks和OpenGL联合建立的三维虚拟模型的基础上,将三维虚拟模型转换为全网格模型,利用三维动画对某水下装备进行实时动态模拟,实现了实时三维运动仿真。该系统利用Visual C++6.0编写了软件人机交互界面,利用MATLAB引擎提供后台计算服务,利用SQL Server 2005实现对数据的存储,并将仿真过程中部分重要参数利用Tee Chart控件实现了曲线的实时显示。通过实现三种接口平滑、无缝的互连,搭建了一个水下装备软件仿真平台。仿真平台系统包括运动仿真模块、数据库及数据分析模块、故障诊断及分析模块等。仿真平台系统可实现对水下装备的实时监测,并具有数据保存功能,为在平台环境下进行水下装备的故障诊断奠定了基础。本文分析了该水下装备滚动轴承的故障机理。研究了基于小波分析的故障诊断方法,并利用美国CWRU大学的滚动轴承实验数据对这种方法进行了验证。研究发现基于小波变换的滚动轴承故障诊断,在噪声干扰较大情况下,存在故障特征频谱不易判断的问题。本文进一步对滚动轴承正常和故障状态的振动信号进行了分析处理,根据参数的时域特征和频域特征,研究了基于神经网络的智能故障诊断方法,并建立了故障诊断系统,利用BP神经网络算法对美国CWRU大学的滚动轴承实验数据分别构造了基于轴承振动特征参数的正常及故障状态的训练样本。结果表明,该方法能够根据实验数据准确地识别出滚动轴承的故障类型,诊断效果良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 论文主要研究内容及创新点
• 1.4 论文内容安排
• 2 软件仿真系统三维建模及运动仿真原理
• 2.1 软件仿真平台建模的图形接口
• 2.2 基于SolidWorks 的三维CAD 建模
• 2.3 制动机构运动规律分析
• 2.4 基于STL 格式的转换技术
• 2.5 三维运动仿真的实现
• 2.6 本章小结
• 3 某水下装备软件仿真系统实现
• 3.1 软件仿真系统的体系结构及功能
• 3.2 三维运动的二维化实现
• 3.3 数据库技术
• 3.4 曲线显示技术
• 3.5 本章小结
• 4 某水下装备关键部件的故障机理分析
• 4.1 滚动轴承的振动机理
• 4.2 滚动轴承振动信号特征
• 4.3 基于小波变换的轴承故障诊断
• 4.4 本章小结
• 5 基于神经网络的滚动轴承智能故障诊断
• 5.1 神经网络算法
• 5.2 滚动轴承故障诊断特征参数选取
• 5.3 数据库与后台分析引擎数据接口
• 5.4 滚动轴承智能故障诊断实现
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表的论文目录