基于多源信息融合與Rough集理論的液壓機故障診斷方法研究.pdf

1、液壓機在現(xiàn)代生產(chǎn)中扮演極為重要的角色，液壓機故障輕則引起生產(chǎn)線停產(chǎn)，重則造成安全事故，因此需對液壓機工作狀態(tài)作出準確判斷。但是液壓機系統(tǒng)構成復雜，采集信息具有多樣性、隨機性、復雜性和關聯(lián)的層次性，日常運行時，需要監(jiān)測的量有10多種，很多特征量之間是有相關性的，加上采集信息手段受各種因素影響，從而造成了信號的隨機性和不確定性，對液壓機的故障診斷造成了極大的困難，因此本文研究先進的液壓機故障診斷方法，以獲取液壓機的準確工作狀態(tài)。 本

2、論文將液壓機的故障診斷分成兩部分進行，一部分是液壓動力子系統(tǒng)，另一部分是液壓控制子系統(tǒng)。重點討論了液壓動力系統(tǒng)關鍵部件液壓泵和液壓控制子系統(tǒng)的故障診斷。 由于液壓泵工作環(huán)境惡劣，泵出口監(jiān)測信號通常雜亂無章，容易被噪聲信號淹沒，單一傳感器提取的時、頻特征信息常呈現(xiàn)出較強的模糊性，采用常規(guī)信號處理方法難以有效提取故障特征。因此，需充分利用多傳感器的信息源，以獲得對設備狀態(tài)的可靠估計。本文在液壓泵的故障診斷中綜合利用了泵殼三個方向的振

3、動信號，并輔以液壓泵外泄口溫度信號，在兩個層次分別對振動信號進行空間融合診斷、對振動網(wǎng)絡診斷結(jié)果和溫度診斷結(jié)果進行融合，獲得對液壓泵故障的準確診斷。 而液壓機控制子系統(tǒng)涉及的設備較多，采集的特征量非常繁雜，難以獲得有效的故障診斷規(guī)則，故障診斷非常困難。因此對液壓機控制子系統(tǒng)采用基于粗糙集理論的故障規(guī)則提取算法，通過屬性約簡和決策網(wǎng)絡的構造，提取清晰規(guī)整的故障規(guī)則，根據(jù)這些故障規(guī)則，從液壓控制子系統(tǒng)的表征就可以容易地推測出故障原因

4、。 最后，設計和實現(xiàn)了一套基于B/S結(jié)構的液壓機遠程在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，將本文所提出的先進故障診斷方法引入該系統(tǒng)，可在線獲取設備現(xiàn)場數(shù)據(jù)，遠程傳送特征數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程故障診斷。工廠的實際應用表明該系統(tǒng)有效解決了液壓機故障診斷難、診斷效率低的問題，獲得較好的診斷效果。只要導入其它大型機電設備的知識庫，該監(jiān)控系統(tǒng)就可以方便地應用到其它大型設備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中。 本文的主要創(chuàng)新點如下： (1)提出了PARD-B

5、P(PARD，Pruning Algorithm based Random Degree基于隨機度的剪枝算法)神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷方法，該方法在隨機度的基礎上，利用分治算法的思想對BP神經(jīng)網(wǎng)絡隱層的冗余節(jié)點進行剪枝，獲取精簡的網(wǎng)絡結(jié)構，使網(wǎng)絡具有更好的泛化性能，使故障診斷結(jié)論更可信； (2)提出了基于PSO(PSO，Particle Swarm Optimization粒子群優(yōu)化算法)的H-BP多級神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷方法，該方法利用P

6、SO計算上的優(yōu)勢，首先對Hopfield網(wǎng)絡權值矩陣進行優(yōu)化，再利用Hopfield對故障特征數(shù)據(jù)進行預處理，最后通過BP網(wǎng)絡實現(xiàn)故障診斷。該方法可有效解決BP網(wǎng)絡易陷入局部最小的問題，可有效提高神經(jīng)網(wǎng)絡的診斷精度； (3)提出了液壓泵兩級多源信息融合故障診斷模型，充分利用了多傳感器的資源，最大限度發(fā)揮系統(tǒng)資源利用率。該模型采用PARD-BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行各方向振動信號診斷后，進行一級振動子網(wǎng)診斷融合；再利用H-BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行溫

7、度信號診斷；利用兩種信號的診斷結(jié)果作為獨立證據(jù)并構造概論分配函數(shù)，進行第二級D-S決策級融合。將數(shù)據(jù)融合技術應用于液壓泵的故障診斷，一定程度上能獲得精確的狀態(tài)估計，增加置信度，提高診斷容錯性和魯棒性。 (4)提出了基于粗糙集理論的液壓控制系統(tǒng)故障診斷規(guī)則提取方法。為提高故障規(guī)則的提取效率，對粗糙集理論中的約簡算法進行了優(yōu)化，縮短了故障規(guī)則的提取時間；同時為了有效濾除噪聲和處理不一致性規(guī)則，在準確度的基礎上引入了規(guī)則覆蓋度的概念，