基于曲軸角振動(dòng)信號(hào)的內(nèi)燃機(jī)故障診斷系統(tǒng)研究.pdf

1、內(nèi)燃機(jī)是一種重要的動(dòng)力機(jī)械,廣泛地應(yīng)用于發(fā)電、機(jī)車車輛、工程機(jī)械、汽車及船舶動(dòng)力等領(lǐng)域.因此,對(duì)內(nèi)燃機(jī)的工作過程進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷,對(duì)確保系統(tǒng)正常、安全運(yùn)行,提高設(shè)備的維修質(zhì)量和效率都是十分必要的.內(nèi)燃機(jī)曲軸的角振動(dòng)信號(hào)含有豐富的內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)信息,很多學(xué)者都在研究利用此信號(hào)來診斷內(nèi)燃機(jī)故障,并取得很大進(jìn)展.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有高度并行性、聯(lián)想泛化能力、模式提取及容錯(cuò)能力,因此在內(nèi)燃機(jī)故障診斷領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,這極大推進(jìn)了內(nèi)燃機(jī)故障智能診

2、斷技術(shù)的發(fā)展.該文在扭振測(cè)量分析系統(tǒng)(TVM)的基礎(chǔ)上,開發(fā)了便攜式內(nèi)燃機(jī)曲軸角振動(dòng)測(cè)量與故障診斷系統(tǒng)(CTDS).CTDS系統(tǒng)與TVM系統(tǒng)相比主要有兩方面的改進(jìn):一是系統(tǒng)具有便攜的功能;二是系統(tǒng)可進(jìn)行故障診斷.系統(tǒng)的便攜功能是通過多機(jī)通信技術(shù),串口通信技術(shù)及組件技術(shù)實(shí)現(xiàn)的,它比TVM系統(tǒng)功能更完善,使用更方便.系統(tǒng)采用了基于角振動(dòng)信號(hào)的二級(jí)診斷策略,把扭振信號(hào)反算法和單諧次診斷法作為系統(tǒng)一級(jí)診斷的工具.作者實(shí)現(xiàn)了一級(jí)診斷方法的編程工作

3、,并進(jìn)行了仿真計(jì)算,證明了它們的正確性;系統(tǒng)的二級(jí)診斷采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法,作者編制了軟件并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.目前,利用角振動(dòng)信號(hào)診斷內(nèi)燃機(jī)工作過程故障的研究多是關(guān)于停缸故障或各缸均勻性的一級(jí)診斷,而對(duì)于產(chǎn)生故障的部位或原因即二級(jí)診斷內(nèi)容則很少涉及.為此,該文研究如何利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷內(nèi)燃機(jī)具體工作過程故障,屬難度較大的二級(jí)診斷.文中提出針對(duì)不同故障提取不同的特征參數(shù)的思路,即多模式規(guī)則,同時(shí)也給出了從角振動(dòng)位移信號(hào)中提取具體工作過程故障特征參數(shù)

4、的兩條新原則.對(duì)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì),該文采取了兩個(gè)措施:一是從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身出發(fā),即學(xué)習(xí)函數(shù)的選擇和隱含層神經(jīng)元數(shù)的確定;二是從樣本集出發(fā),即采用樣本差法強(qiáng)化故障特征,通過降維處理削弱非故障信息,同時(shí),降低樣本空間冗余度.實(shí)驗(yàn)研究表明,用上述方法設(shè)計(jì)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的網(wǎng)絡(luò)性能,可有效地實(shí)現(xiàn)故障模式的分類.通過該文的研究,豐富了內(nèi)燃機(jī)故障診斷技術(shù),得出了一些有益的結(jié)論,為內(nèi)燃機(jī)具體工作過程故障診斷,即二級(jí)診斷,提供了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法.