基于LabVIEW的电喷发动机的故障分析与仿真

论文摘要

汽车发动机是一个复杂系统,其故障约占汽车的全部故障的40%以上。为避免严重事故的发生,需运用故障诊断技术及时了解汽车发动机的工作性能、判断各部件是否处于或即将处于何种故障状态,因此对汽车发动机展开故障诊断技术理论和诊断系统的研究有着非常重要而现实的意义。然而,我国目前的发动机故障诊断系统尚缺乏一种集多种参数采集、分析处理和诊断推理的通用化平台,同时在分析故障现象和故障原因的非线性关系时,现有的故障诊断理论也不能简单地运用到故障诊断系统中,需要通过分析改进,以得到一个切合实际能解决问题的故障诊断推理模型。为此,本文系统介绍了用于发动机故障诊断测试的信号采集、信号处理、神经网络、虚拟仪器等技术,并对各项技术的原理特点及在故障诊断领域中的应用做了细致的研究分析。在此基础上提出了一种以虚拟仪器技术为通用化平台,以神经网络推理为主的多种人工智能技术集成的发动机故障诊断测试专家系统。论文的主要内容包括：1)分析了现有各类故障诊断技术方法的结构组成、推理方法、功能特点及其在故障诊断领域中的应用状况,提出本系统诊断推理方法以神经网络推理为主、专家系统为基础和其他各类故障技术方法为辅的设计思路。2)对信号采集、信号处理方法的原理及其在发动机征兆信号分析中的应用进行了研究,同时针对算术平均值算法存在的一些不足,将分批估计数据融合方法引入到故障征兆信号的统计分析中,提高了数据统计的精度。3)对虚拟仪器的概念、虚拟仪器结构、LabVIEW编程技术等进行了探讨分析,然后分析了能表征发动机工作性能状态的主要参特征数,并设计了基于智能化诊断技术集成和虚拟仪器技术的发动机故障诊断测试通用化平台。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源与背景
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 未来的发展趋势
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.4 小结
• 第二章 电喷发动机系统的组成和常见故障
• 2.1 电喷发动机控制系统的基本组成和工作原理
• 2.1.1 电喷汽油喷射系统的组成
• 2.1.2 电喷系统控制原理
• 2.1.3 电喷系统工作过程
• 2.2 电喷发动机故障征兆及其技术状态特征
• 2.2.1 电喷发动机典型故障的结构征兆
• 2.2.2 典型故障征兆的技术状态特征
• 2.3 小结
• 第三章 发动机故障诊断研究
• 3.1 发动机故障诊断概述
• 3.1.1 故障诊断的基本概念
• 3.1.2 发动机故障诊断的基本过程
• 3.1.3 故障诊断的技术概述
• 3.2 故障诊断技术方法
• 3.2.1 专家系统故障诊断法
• 3.2.2 模糊数学故障诊断法
• 3.2.3 范例推理故障诊断法
• 3.2.4 信息融合故障诊断法
• 3.3 神经网络故障诊断方法
• 3.3.1 人工神经网络
• 3.3.2 BP神经网络模型
• 3.3.3 BP网络算法步骤
• 3.3.4 BP网络设计分析
• 3.3.5 BP网络改进算法
• 3.4 小结
• 第四章 故障征兆信号处理方法的研究
• 4.1 特征信号采集
• 4.2 时域分析法
• 4.2.1 统计特征参量分析
• 4.2.2 相关分析
• 4.3 频域分析方法
• 4.3.1 幅度谱分析
• 4.3.2 功率谱分析
• 4.4 信号分析的其他方法
• 4.4.1 时序分析法
• 4.4.2 小波分析法
• 4.5 分批估计数据融合方法
• 4.5.1 一致性检验
• 4.5.2 数据融合算法
• 4.6 小结
• 第五章 基于虚拟仪器技术的智能故障诊断系统开发
• 5.1 虚拟仪器及LABVIEW
• 5.1.1 虚拟仪器的概念
• 5.1.2 虚拟仪器机构
• 5.1.3 LabVIEW与G语言
• 5.2 智能化诊断测试系统总体设计
• 5.2.1 诊断测试参数分析
• 5.2.2 虚拟仪器硬件通用化平台设计
• 5.2.3 虚拟仪器软件通用化平台设计
• 5.3 废气排放故障诊断子系统
• 5.3.1 数据采集设计
• 5.3.2 数据库管理设计
• 5.3.3 神经网络程序设计
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果