柴油機(jī)論文：基于多源信息融合的柴油機(jī)故障診斷研究

柴油機(jī)論文：基于多源信息融合的柴油機(jī)故障診斷研究

【中文摘要】柴油機(jī)作為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一種十分重要的動力機(jī)械，維護(hù)其良好的工作性能具有深遠(yuǎn)意義。但由于柴油機(jī)結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜性，故障的多樣性，其所在工作環(huán)境的惡劣性等多方面原因，導(dǎo)致柴油機(jī)故障診斷的漏報(bào)率、誤報(bào)率偏高，診斷結(jié)果不精確等諸多現(xiàn)實(shí)問題。本文首先介紹了柴油機(jī)故障診斷的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及典型方法，以及將多源信息融合技術(shù)應(yīng)用到柴油機(jī)故障診斷中的必要性。同時(shí)對柴油機(jī)結(jié)構(gòu)及故障機(jī)理進(jìn)行深入分析，并詳細(xì)介紹了信息融合的幾種方法，得出信息融合應(yīng)用于故障診斷的可行性，最終利用振動信號和瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的柴油機(jī)故障診斷，使得故障診斷效率和結(jié)果更接近實(shí)際應(yīng)用水平。在理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)置了漏油、斷油、供油角變化、濾清器堵塞等常見故障，采集并提取了振動信號和瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的特征值。通過多種特征值比較，最后使用了振動信號的小波包能量譜以及轉(zhuǎn)速信號時(shí)域曲線的峰谷值差值作為故障診斷的特征值。通過對多個(gè)測點(diǎn)的結(jié)果進(jìn)行融合，能明顯提高故障診斷的準(zhǔn)確度；利用瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號在對單缸故障的準(zhǔn)確定位的優(yōu)勢，將單缸故障的結(jié)果二維化，減小了系統(tǒng)輸出信息的同時(shí)精確了診斷結(jié)果。該診斷系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，計(jì)算量小的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的在線診斷。同時(shí)提出復(fù)雜系統(tǒng)故障診斷先定性再定位的診斷思想。

【英文摘要】Astheindustrialandagriculturalproduction，Thedieselengineisthemostimportantpowermachinery,

maintainingisofprofoundsignificancetoitsgoodworkingperformance.However,asthestructurecomplexity,diversityoffault,andpoorworkenvironmentofthedieselengineandotherreasons,ledtothefaultdiagnosisofdieselengine,therateoferrormissingreportedandmisdiagnosisandmanyotherpracticalproblems.Tobeginwith,thispaperintroducestheresearchstatusoffaultdiagnosisondieselengineandtypicalmethodsinbothdomesticandoverseas.Andthenecessityofmulti-sourceinformationfusiontechnologyappliedtodieselenginefaultdiagnosis.Andalsoresearchdeeplyintodieselenginestructureandfailuremechanism,introducessomedetailsofinformationfusionmethods,obtainedthefeasibilityonapplicationofinformationfusioninfaultdiagnosis.Finally,itmakethedecisionlevelfusionofenginefaultdiagnosisbyusingvibrationsignalandinstantaneousspeedsignalWiththebasistheoreticalanalysis,wesetupsomecommonerrorsuchasoilspilled,oilinterrupted,oilsupplyangle,filterblockage,e.g.collectionandextractthecharacteristicvalueofthevibrationsignalandtheinstantaneousspeedsignal.Throughmultiplecharacteristicvaluecomparison,atlast，usingavibrationsignalwaveletpacketenergyspectrumandarotatingspeedsignaltimedomain

curveofpeakvalleydifferenceasthecharacteristicvalueoffaultdiagnosisTheaccuracyoffaultdiagnosiswillhaveasignificantlyimprovedbycombinedtheresultsofeachmeasuringpoint.Withadvantageofinstantaneousspeedsignalsinthesingle-cylinderfaultaccuratepositioningandshowthesingle-cylinderfaultresultsinatwo-dimensional

way.Diagnosissystemhastheadvantagesofsimplestructure,smallamountofcalculation,andiseasytorealizetheonlinediagnosis.Andalsobringusanideathatweshouldqualitationatfirstandthenpositionwhenmakingdiagnosisforcomplexsystem.

【關(guān)鍵詞】柴油機(jī)故障診斷信息融合瞬時(shí)轉(zhuǎn)速小波包能量譜【英文關(guān)鍵詞】DieselEngineFaultDiagnosisMulti-InformationFusioninstantaneousspeedWaveletPacketEnergySpectrum

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【目錄】基于多源信息融合的柴油機(jī)故障診斷研究4-51010-1111-13

Abstract5-6

1緒論10-23

摘要

1.1前言

1.2課題背景10-131.2.1柴油機(jī)故障診斷的意義

1.2.2柴油機(jī)故障診斷的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3柴油機(jī)故障診斷技術(shù)

13-17

13-18

1.3.1柴油機(jī)

故障診斷的常用方法

1.3.3柴油機(jī)故障診斷的發(fā)展趨

勢17-181.4多源信息融合故障診斷技術(shù)18-21

1.4.2信息融合的典型方法

1.4.1

特點(diǎn)及現(xiàn)狀18-1919-20

1.4.3多傳感器信息融合技術(shù)的不足201.4.4

多傳感器信息融合技術(shù)的展望20-21內(nèi)容21-2223-34

1.6本章小結(jié)22-23

1.5本論文研究的主要2多源信息融合技術(shù)

2.2多源信息

2.1多源信息融合的基本原理23

2.3經(jīng)典D-S證據(jù)理論

融合的層次23-2424-3124-2626-27

2.3.1經(jīng)典D-S證據(jù)理論的基本概念2.3.2經(jīng)典D-S證據(jù)理論合成法則2.3.3基本可信度分配函數(shù)的構(gòu)造27-29

2.3.5決策的基本過程及算例分析

2.5RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)33-34

3柴油機(jī)的

2.3.4

決策規(guī)則2929-31

2.4人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)31-32

2.6本章小結(jié)

構(gòu)與學(xué)習(xí)算法32-33故障機(jī)理研究34-4634-38

3.1柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)

3.2柴油

3.1.2柴油機(jī)工作的運(yùn)動分析36-38

機(jī)典型故障模式和故障特征38-39式38

3.2.2柴油機(jī)故障的特征

3.2.1柴油機(jī)典型故障模38-39

3.3柴油機(jī)振動

特性分析39-4139-40

3.3.1柴油機(jī)振動的激振源

3.3.3振動力

3.3.2柴油機(jī)振動信號的特性40

3.4柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號研究

傳播途徑40-4141-44計(jì)算41-43

3.4.1瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號采集413.4.2瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的

3.4.3基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波形分析的診斷方法

43-443.5柴油機(jī)故障診斷中的不確定性44-45

4柴油機(jī)故障診斷實(shí)驗(yàn)46-6946-47

4.1.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要工作

3.64.1系

本章小結(jié)45-46統(tǒng)建立要求及目標(biāo)46

4.1.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理46-474.2柴油機(jī)工作狀態(tài)

信號的檢測47-504750-51

4.2.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理

4.3實(shí)驗(yàn)的具體設(shè)置4.3.2振動信號采樣頻

4.4柴油機(jī)狀態(tài)信

4.2.2實(shí)驗(yàn)測點(diǎn)的布置47-504.3.1故障工況設(shè)置50

4.3.3實(shí)驗(yàn)步驟50-51

率的選擇50

號特征值的提取51-6151-5353-5555-58

4.4.1振動信號的時(shí)域頻域特性分析

4.4.2基于時(shí)域頻域分析法的特征值提取4.4.3基于小波包能量譜的特征值提取4.4.4實(shí)驗(yàn)測點(diǎn)的對比優(yōu)選

58-61

4.5基于小

波分析的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號特征提取61-68處理61-64章小結(jié)68-69診斷69-85

4.5.1瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號

4.6本

4.5.2瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的分析64-68

5基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和D-S理論融合的柴油機(jī)故障5.1振動信號的故障診斷70-77

5.1.1特

征值的歸一化70-7272-77

5.1.2各個(gè)典型測點(diǎn)的故障診斷結(jié)果

5.2.1經(jīng)

5.2D-S證據(jù)理論的信息融合77-80

5.2.2加權(quán)D-S證據(jù)理論

80-8283-85

典D-S證據(jù)理論77-7878-80

5.3瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的故障診斷5.4瞬時(shí)轉(zhuǎn)速總結(jié)與展望

引入診斷結(jié)果82-8385-86

5.5本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)86-90攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文

90-91致謝91

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柴油機(jī)論文：基于多源信息融合的柴油機(jī)故障診斷研究

柴油機(jī)作為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一種十分重要的動力機(jī)械，維護(hù)其良好的工作性能具有深遠(yuǎn)意義。但由于柴油機(jī)結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜性，故障的多樣性，其所在工作環(huán)境的惡劣性等多方面原因，導(dǎo)致柴油機(jī)故障診斷的漏報(bào)率、誤報(bào)率偏高，診斷結(jié)果不精確等諸多現(xiàn)實(shí)問題。本文首先介紹了柴油機(jī)故障診斷的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及典型方法，以及將多源信息融合技術(shù)應(yīng)用到柴油機(jī)故障診斷中的必要性。同時(shí)對柴油機(jī)結(jié)構(gòu)及故障機(jī)理進(jìn)行深入分析，并詳細(xì)介紹了信息融合的幾種方法，得出信息融合應(yīng)用于故障診斷的可行性，最終利用振動信號和瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的柴油機(jī)故障診斷，使得故障診斷效率和結(jié)果更接近實(shí)際應(yīng)用水平。在理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)置了漏油、斷油、供油角變化、濾清器堵塞等常見故障，采集并提取了振動信號和瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的特征值。通過多種特征值比較，最后使用了振動信號的小波包能量譜以及轉(zhuǎn)速信號時(shí)域曲線的峰谷值差值作為故障診斷的特征值。通過對多個(gè)測點(diǎn)的結(jié)果進(jìn)行融合，能明顯提高故障診斷的準(zhǔn)確度；利用瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號在對單缸故障的準(zhǔn)確定位的優(yōu)勢，將單缸故障的結(jié)果二維化，減小了系統(tǒng)輸出信息的同時(shí)精確了診斷結(jié)果。該診斷系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，計(jì)算量小的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的在線診斷。同時(shí)提出復(fù)雜系統(tǒng)故障診斷先定性再定位的診斷思想。

Astheindustrialandagriculturalproduction，Thedieselengineisthemostimportantpowermachinery,maintainingisofprofoundsignificancetoitsgoodworkingperformance.However,asthestructurecomplexity,diversityoffault,andpoorworkenvironmentofthedieselengineandotherreasons,ledtothefaultdiagnosisofdieselengine,therateoferrormissingreportedandmisdiagnosisandmanyotherpracticalproblems.Tobeginwith,thispaperintroducestheresearchstatusoffaultdiagnosisondieselengineandtypicalmethodsinbothdomesticandoverseas.Andthenecessityofmulti-sourceinformationfusiontechnologyappliedtodieselenginefaultdiagnosis.Andalsoresearchdeeplyintodieselenginestructureandfailuremechanism,introducessomedetailsofinformationfusionmethods,obtainedthefeasibilityonapplicationofinformationfusioninfaultdiagnosis.Finally,itmakethedecisionlevelfusionofenginefaultdiagnosisbyusingvibrationsignalandinstantaneousspeedsignalWiththebasistheoreticalanalysis,wesetupsomecommonerrorsuchasoilspilled,oilinterrupted,oilsupplyangle,filterblockage,e.g.collectionandextractthecharacteristicvalueofthevibrationsignalandtheinstantaneousspeedsignal.Throughmultiplecharacteristicvaluecomparison,atlast，usingavibrationsignalwaveletpacketenergyspectrumandarotatingspeedsignaltimedomaincurveofpeakvalleydifferenceasthecharacteristicvalueoffaultdiagnosisTheaccuracyoffaultdiagnosiswillhaveasignificantlyimprovedbycombinedtheresultsofeachmeasuringpoint.Withadvantageofinstantaneousspeedsignalsinthesingle-cylinderfaultaccuratepositioningandshowthesingle-cylinderfaultresultsinatwo-dimensionalway.Diagnosissystemhastheadvantagesofsimplestructure,smallamountofcalculation,andiseasytorealizetheonlinediagnosis.Andalsobringusanideathatweshouldequalizationatfirstandthenpositionwhenmakingdiagnosisforcomplexsystem.

【關(guān)鍵詞】柴油機(jī)故障診斷信息融合瞬時(shí)轉(zhuǎn)速小波包能量譜

【英文關(guān)鍵詞】DieselEngineFaultDiagnosisMulti-InformationFusioninstantaneousspeedWaveletPacketEnergySpectrum

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