柴油機論文：基于多源信息融合的柴油機故障診斷研究

柴油機論文：基于多源信息融合的柴油機故障診斷研究

【中文摘要】柴油機作為工農業(yè)生產中的一種十分重要的動力機械，維護其良好的工作性能具有深遠意義。但由于柴油機結構本身的復雜性，故障的多樣性，其所在工作環(huán)境的惡劣性等多方面原因，導致柴油機故障診斷的漏報率、誤報率偏高，診斷結果不精確等諸多現(xiàn)實問題。本文首先介紹了柴油機故障診斷的國內外研究現(xiàn)狀及典型方法，以及將多源信息融合技術應用到柴油機故障診斷中的必要性。同時對柴油機結構及故障機理進行深入分析，并詳細介紹了信息融合的幾種方法，得出信息融合應用于故障診斷的可行性，最終利用振動信號和瞬時轉速信號的柴油機故障診斷，使得故障診斷效率和結果更接近實際應用水平。在理論分析的基礎上，設置了漏油、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轉速信號的特征值。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速信號時域曲線的峰谷值差值作為故障診斷的特征值。通過對多個測點的結果進行融合，能明顯提高故障診斷的準確度；利用瞬時轉速信號在對單缸故障的準確定位的優(yōu)勢，將單缸故障的結果二維化，減小了系統(tǒng)輸出信息的同時精確了診斷結果。該診斷系統(tǒng)具有結構簡單，計算量小的特點，可以實現(xiàn)現(xiàn)場的在線診斷。同時提出復雜系統(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.

【關鍵詞】柴油機故障診斷信息融合瞬時轉速小波包能量譜【英文關鍵詞】DieselEngineFaultDiagnosisMulti-InformationFusioninstantaneousspeedWaveletPacketEnergySpectrum

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：一三九九三八八四八（同時提供論文寫作指導和論文發(fā)表委托）

【目錄】基于多源信息融合的柴油機故障診斷研究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柴油機故障診斷的意義

1.2.2柴油機故障診斷的國內外研究現(xiàn)狀1.3柴油機故障診斷技術

13-17

13-18

1.3.1柴油機

故障診斷的常用方法

1.3.3柴油機故障診斷的發(fā)展趨

勢17-181.4多源信息融合故障診斷技術18-21

1.4.2信息融合的典型方法

1.4.1

特點及現(xiàn)狀18-1919-20

1.4.3多傳感器信息融合技術的不足201.4.4

多傳感器信息融合技術的展望20-21內容21-2223-34

1.6本章小結22-23

1.5本論文研究的主要2多源信息融合技術

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)絡結33-34

3柴油機的

2.3.4

決策規(guī)則2929-31

2.4人工神經(jīng)網(wǎng)絡31-32

2.6本章小結

構與學習算法32-33故障機理研究34-4634-38

3.1柴油機的結構及系統(tǒng)

3.2柴油

3.1.2柴油機工作的運動分析36-38

機典型故障模式和故障特征38-39式38

3.2.2柴油機故障的特征

3.2.1柴油機典型故障模38-39

3.3柴油機振動

特性分析39-4139-40

3.3.1柴油機振動的激振源

3.3.3振動力

3.3.2柴油機振動信號的特性40

3.4柴油機瞬時轉速信號研究

傳播途徑40-4141-44計算41-43

3.4.1瞬時轉速信號采集413.4.2瞬時轉速的

3.4.3基于瞬時轉速波形分析的診斷方法

43-443.5柴油機故障診斷中的不確定性44-45

4柴油機故障診斷實驗46-6946-47

4.1.1實驗系統(tǒng)的主要工作

3.64.1系

本章小結45-46統(tǒng)建立要求及目標46

4.1.2系統(tǒng)的結構原理46-474.2柴油機工作狀態(tài)

信號的檢測47-504750-51

4.2.1實驗系統(tǒng)的工作原理

4.3實驗的具體設置4.3.2振動信號采樣頻

4.4柴油機狀態(tài)信

4.2.2實驗測點的布置47-504.3.1故障工況設置50

4.3.3實驗步驟50-51

率的選擇50

號特征值的提取51-6151-5353-5555-58

4.4.1振動信號的時域頻域特性分析

4.4.2基于時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實驗測點的對比優(yōu)選

58-61

4.5基于小

波分析的瞬時轉速信號特征提取61-68處理61-64章小結68-69診斷69-85

4.5.1瞬時轉速信號

4.6本

4.5.2瞬時轉速信號的分析64-68

5基于神經(jīng)網(wǎng)絡和D-S理論融合的柴油機故障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各個典型測點的故障診斷結果

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瞬時轉速的故障診斷5.4瞬時轉速總結與展望

引入診斷結果82-8385-86

5.5本章小結

參考文獻86-90攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文

90-91致謝91

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柴油機論文：基于多源信息融合的柴油機故障診斷研究

柴油機作為工農業(yè)生產中的一種十分重要的動力機械，維護其良好的工作性能具有深遠意義。但由于柴油機結構本身的復雜性，故障的多樣性，其所在工作環(huán)境的惡劣性等多方面原因，導致柴油機故障診斷的漏報率、誤報率偏高，診斷結果不精確等諸多現(xiàn)實問題。本文首先介紹了柴油機故障診斷的國內外研究現(xiàn)狀及典型方法，以及將多源信息融合技術應用到柴油機故障診斷中的必要性。同時對柴油機結構及故障機理進行深入分析，并詳細介紹了信息融合的幾種方法，得出信息融合應用于故障診斷的可行性，最終利用振動信號和瞬時轉速信號的柴油機故障診斷，使得故障診斷效率和結果更接近實際應用水平。在理論分析的基礎上，設置了漏油、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轉速信號的特征值。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速信號時域曲線的峰谷值差值作為故障診斷的特征值。通過對多個測點的結果進行融合，能明顯提高故障診斷的準確度；利用瞬時轉速信號在對單缸故障的準確定位的優(yōu)勢，將單缸故障的結果二維化，減小了系統(tǒng)輸出信息的同時精確了診斷結果。該診斷系統(tǒng)具有結構簡單，計算量小的特點，可以實現(xiàn)現(xiàn)場的在線診斷。同時提出復雜系統(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.

【關鍵詞】柴油機故障診斷信息融合瞬時轉速小波包能量譜

【英文關鍵詞】DieselEngineFaultDiagnosisMulti-InformationFusioninstantaneousspeedWaveletPacketEnergySpectrum

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