本文關(guān)鍵詞：基于復(fù)信號(hào)雙邊譜與FNN的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法研究

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【摘要】：旋轉(zhuǎn)機(jī)械是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛的一種關(guān)鍵設(shè)備。開展旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的研究工作,對于避免設(shè)備損壞,保障人員安全,減少停機(jī)時(shí)間和次數(shù),減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失具有重要的作用。本論文結(jié)合旋轉(zhuǎn)機(jī)械智能故障診斷的應(yīng)用需求,針對故障特征提取的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性問題,以及由故障耦合引起的故障表征的模糊性和不確定性問題,提出一種基于復(fù)信號(hào)雙邊譜的故障特征提取方法與基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FNN)的模式識(shí)別方法融合的旋轉(zhuǎn)機(jī)械智能故障診斷方法。主要研究工作如下:首先,針對故障特征提取的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性問題,提出基于復(fù)信號(hào)雙邊譜分析的故障特征提取方法。在分析頻譜正、負(fù)頻率與轉(zhuǎn)子正、反進(jìn)動(dòng)之間的聯(lián)系的基礎(chǔ)上,引入復(fù)信號(hào)和負(fù)頻率,通過信號(hào)處理可直接獲取能有效反映旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障特征的故障特征量,并通過對比分析驗(yàn)證了該方法的完備性。進(jìn)而,根據(jù)故障特征量的特性構(gòu)造能夠全面表征故障特征的故障特征參數(shù)—進(jìn)動(dòng)能量差密度和振動(dòng)能量密度。進(jìn)動(dòng)能量差密度可用于進(jìn)動(dòng)分析,為故障診斷提供數(shù)據(jù)參考;振動(dòng)能量密度因其整體和全局性可作為故障模式識(shí)別的輸入,為故障模式識(shí)別提供可靠的數(shù)據(jù)支持。通過案例分析對該方法的有效性和準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。然后,針對故障耦合引起的故障表征的模糊性和不確定性問題,提出基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障模式識(shí)別方法。以振動(dòng)能量密度作為網(wǎng)絡(luò)的輸入,構(gòu)造五層前饋模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過模糊理論的模糊化和模糊推理以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)學(xué)習(xí)算法的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值、參數(shù)以及模糊規(guī)則等,建立準(zhǔn)確的、完善的故障特征模型,從而實(shí)現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息的監(jiān)測、識(shí)別和決策。通過仿真分析驗(yàn)證了該模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確性和有效性。最后,基于上述研究內(nèi)容,以Microsoft Visual Studio 2010和MATLAB R2012b作為開發(fā)工具,設(shè)計(jì)并開發(fā)了旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷系統(tǒng)作為應(yīng)用試驗(yàn)方案,通過歷史故障數(shù)據(jù)測試和在線監(jiān)測,驗(yàn)證了論文方法的有效性、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)機(jī)械 故障診斷 負(fù)頻率 復(fù)信號(hào)雙邊譜 FNN
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH17
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 論文選題背景8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析和總結(jié)9-14
• 1.2.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的發(fā)展概述9-10
• 1.2.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障特征提取方法研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障模式識(shí)別方法研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.4 研究現(xiàn)狀的分析和總結(jié)13-14
• 1.3 論文研究的目的與意義14
• 1.4 研究內(nèi)容及章節(jié)安排14-16
• 1.4.1 研究內(nèi)容14-15
• 1.4.2 章節(jié)安排15-16
• 1.5 本章小結(jié)16-18
• 2 基于復(fù)信號(hào)雙邊譜分析的故障特征提取方法研究18-38
• 2.1 引言18
• 2.2 復(fù)信號(hào)雙邊譜分析的理論基礎(chǔ)18-22
• 2.2.1 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型18-20
• 2.2.2 負(fù)頻率與復(fù)信號(hào)20-22
• 2.3 基于復(fù)信號(hào)雙邊譜分析的故障特征提取方法22-28
• 2.3.1 復(fù)信號(hào)雙邊譜分析的基本原理22-23
• 2.3.2 基于復(fù)信號(hào)雙邊譜分析的方法流程23-28
• 2.4 故障特征參數(shù)的選擇28-32
• 2.4.1 轉(zhuǎn)子的能量估計(jì)28-29
• 2.4.2 構(gòu)造故障特征參數(shù)29-31
• 2.4.3 故障特征參數(shù)的確定31-32
• 2.5 案例分析32-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 3 基于FNN的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障模式識(shí)別方法研究38-56
• 3.1 引言38
• 3.2 模糊理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)38-43
• 3.2.1 模糊理論基礎(chǔ)38-41
• 3.2.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)41-42
• 3.2.3 模糊理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合方式42-43
• 3.3 基于FNN的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障模式識(shí)別方法43-50
• 3.3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43-45
• 3.3.2 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法45-49
• 3.3.3 推理實(shí)現(xiàn)過程49-50
• 3.4 FNN在故障模式識(shí)別中的應(yīng)用分析50-55
• 3.4.1 FNN的初始化50-53
• 3.4.2 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練53
• 3.4.3 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的測試53-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 4 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷應(yīng)用試驗(yàn)分析56-68
• 4.1 引言56
• 4.2 應(yīng)用試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)56-58
• 4.2.1 方案的整體設(shè)計(jì)56-57
• 4.2.2 方案的實(shí)現(xiàn)流程57-58
• 4.3 應(yīng)用試驗(yàn)方案實(shí)現(xiàn)58-61
• 4.3.1 開發(fā)環(huán)境介紹58
• 4.3.2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)58-61
• 4.4 應(yīng)用試驗(yàn)61-67
• 4.4.1 故障診斷測試62-67
• 4.4.2 在線監(jiān)測測試67
• 4.5 小結(jié)67-68
• 5 總結(jié)與展望68-70
• 5.1 總結(jié)68-69
• 5.2 展望69-70
• 致謝70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 附錄76
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果目錄76
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目76

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