基于控制回路的故障诊断研究

论文摘要

对于复杂的工业控制过程,可以根据生产流程划分出三个结构层次的诊断框架:设备部件层,控制回路层和系统层。本文针对回路层,利用控制系统中各变量之间的相互关系,对控制回路振荡这一严重的故障进行了研究。另外,为了便于进行控制算法以及故障诊断的研究,自行设计搭建了一水箱实验装置,包括硬件,电气接线以及软件实现。控制回路振荡的一个主要原因是执行机构中存在的静态阻力,对此,文中用基于数据驱动的方法建立了其数学模型。最后,分别介绍了基于控制器输出与回路输出之间的互相关函数以及利用振荡波峰前后区域的面积比值两种方法对执行机构是否存在静态阻力进行了检测;仿真实验结果证明了方法的有效性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 本课题的国内外研究动态
• 1.2.1 故障诊断的过程与实质
• 1.2.2 控制系统故障诊断技术的发展现状
• 1.2.3 故障诊断方法分类
• 1.3 本文主要内容
• 第二章 实验装置设计与调试
• 2.1 水箱液位控制系统简介
• 2.1.1 系统原理框图
• 2.1.2 电气接线
• 2.2 系统工作模式及装置故障模式
• 2.2.1 系统工作模式
• 2.2.2 装置的故障模式
• 2.3 实验平台的软件组态
• 2.3.1 图形化的编程语言——LabVIEW 简介
• 2.3.2 软件组态
• 2.3.3 故障模拟
• 2.4 水箱控制系统模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 执行器静态阻力模型研究
• 3.1 静态阻力模型研究
• 3.1.1 静态阻力现象
• 3.1.2 基于数据驱动的静态阻力模型
• 3.2 基于数据驱动模型的验证
• 3.2.1 MATLAB 仿真
• 3.2.2 水箱系统仿真
• 3.2.3 仿真结果分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于互相关函数的回路振荡诊断方法研究
• 4.1 互相关函数
• 4.2 基于互相关函数的回路振荡诊断研究
• 4.2.1 算法的理论推导
• 4.2.2 算法的实现
• 4.3 算法的验证
• 4.3.1 MATLAB 仿真验证
• 4.3.2 水箱装置实验验证
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于面积比的回路振荡诊断方法研究
• 5.1 预备知识
• 5.1.1 对象模型的降阶近似
• 5.1.2 静态阻力模型的近似
• 5.2 基于面积之比的回路振荡诊断方法研究
• 5.2.1 比值R 的计算
• 5.2.2 计算结果分析
• 5.3 滞环继电器和基于数据驱动的静态阻力模型的比较
• 5.4 具体实例
• 5.5 算法结合实际的探讨
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况
• 详细摘要