基于信息融合技術(shù)的電機(jī)故障診斷

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1、--X--1.1課題概述1.2設(shè)計(jì)說明硬件設(shè)計(jì)2.1總體方案的設(shè)計(jì)2.2單片機(jī)的逸型和功能介紹2.3時(shí)鐘電路……122.4鎖存器……132.5I/O接口的擴(kuò)展142.67407芯片142.7多路開關(guān)與程控放人電路162.8保持電路……172.9濾波電路192.10A/D轉(zhuǎn)換電路192.11看門狗和復(fù)位電路……222.12信號(hào)的采樣頻率……232.13與PC機(jī)的通信…232.14抗干擾措施…253異步電機(jī)故障機(jī)理的分析……273.1簡(jiǎn)介………………273.2界步電機(jī)常見故障類型………………273.3故障診斷采集信號(hào)類型304軟件設(shè)計(jì)及程序流

2、程圖………………………324.1主程序流程圖……324.2初始化程序流程圖…………344.3鍵盤了程序流程圖......……354.4顯示子程序流程圖…………364.5數(shù)據(jù)采集子程序流程圖……374.6上位機(jī)通信子程序流程圖…37結(jié)論39致謝40參考文獻(xiàn)41附錄A程序清單…………43圖1系統(tǒng)硬件圖511引言進(jìn)入21世紀(jì)后，設(shè)備的功能要求和復(fù)雜程度大為改觀，以機(jī)、電、液一體化為特點(diǎn)，設(shè)備向著高速度、高功率、高可靠性、大型化的趨勢(shì)發(fā)展，使得在對(duì)這些復(fù)雜設(shè)備進(jìn)行工況監(jiān)測(cè)與故障診斷，實(shí)現(xiàn)按需維修、狀態(tài)維修的工作中，出現(xiàn)了令人難以接受的高幾率的狀態(tài)

3、辨識(shí)“瓶頸”——虛警、漏報(bào)等，Z所以頻繁的虛警、誤報(bào)、漏報(bào)，其根本原因在于對(duì)設(shè)備的實(shí)際監(jiān)測(cè)和故障診斷過程中，往往只是對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息屮的某一種信息進(jìn)行觀測(cè)和分析，從屮提取有關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的征兆信息，顯然這種方法有時(shí)可以判斷出機(jī)器的故障，但在許多情況下得出的診斷結(jié)論并不可靠，尤其在異步電機(jī)的故障診斷過程屮僅僅根據(jù)異步電機(jī)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，所給出診斷結(jié)論往往難以令人信服，因而還必須輔以其它信息，比如電流、噪聲、溫度等加以補(bǔ)充因此在異步屯機(jī)故障診斷過程中，可以利用的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息很多，人致包括機(jī)械、電氣、溫度、化學(xué)等類型，這些信息從不同側(cè)

4、面、不同層次和不同程度反映了異步電機(jī)運(yùn)行情況的好壞，如果能夠充分加以利用，就可以有效地提高診斷的精度和可靠性，但是在充分利用的同時(shí)，隨著獲取信息的增多，就非常冇必要引入和研究適用于故障診斷領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，來充分挖掘信息的內(nèi)涵，并對(duì)多維診斷信息進(jìn)行有效的融合。但目前，在異步電機(jī)的故障診斷過程中，大多還是基于單個(gè)參數(shù)進(jìn)行的，所以在這里，將處理多維信息的數(shù)據(jù)融合技術(shù)引入到異步電機(jī)的故障診斷領(lǐng)域，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義口⑷?？偠灾?，一方而，從診斷學(xué)角度來看，任何一種診斷信息都是模糊的、不確定的。任何一類診斷對(duì)象，單用一方面信息來反映其狀態(tài)都是不

5、完整的。因此,在實(shí)際診斷過程中，只有從多方面獲得關(guān)于診斷對(duì)象的多維信息，才能對(duì)異步電機(jī)進(jìn)行更可靠、更準(zhǔn)確的診斷。另一方面，隨著所獲取診斷信息的增多，非常'有必要引入和研究適用于故障診斷領(lǐng)域的信息融合技術(shù)，來充分挖掘信息的內(nèi)涵，并對(duì)多源診斷信息進(jìn)行冇效地融合利用，從而提高故障診斷的準(zhǔn)確性、冇效性和可靠性。1.1課題概述多傳感器數(shù)據(jù)融合最初應(yīng)用于軍事上的目標(biāo)識(shí)別和跟蹤，多個(gè)（種）雷達(dá)的信號(hào)融合處理得到更加確定的FI標(biāo)航跡⑸。今天數(shù)據(jù)融合已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。盡管數(shù)據(jù)融合發(fā)展至今還沒冇統(tǒng)一的理論框架，但是它作為一門交叉學(xué)

6、科，已經(jīng)在各應(yīng)用領(lǐng)域得到足夠的認(rèn)識(shí)和發(fā)展。數(shù)據(jù)融合的基本概念就是通過對(duì)多個(gè)源的數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)娜诤?，得到一個(gè)比單個(gè)源數(shù)據(jù)更有利的結(jié)果。針對(duì)故障診斷研究上對(duì)消除或者減小不確定性的耍求，多傳感器數(shù)據(jù)融合將是這個(gè)領(lǐng)域以后發(fā)展的一個(gè)重要方向⑹。雖然數(shù)據(jù)融合技術(shù)在廿標(biāo)識(shí)別，醫(yī)療診斷等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但是在電機(jī)故障診斷領(lǐng)域剛處于起步階段⑷。之所以將數(shù)據(jù)融合技術(shù)引用到界步電機(jī)故障診斷中，主要是因?yàn)樵诋惒诫姍C(jī)的實(shí)際診斷過程中，以下問題有待解決。⑴傳感器的類型和數(shù)量的增多，導(dǎo)致需要處理的信息量增大:在異步電機(jī)的故障診斷過程中，診斷環(huán)境非常復(fù)雜，傳感器的類型和數(shù)目也

7、隨Z增多，由于各類傳感器所捉供的信息是多維的，因此只冇綜合利用這些特征信息才能準(zhǔn)確診斷出異步電機(jī)的實(shí)際故障。(2)故障征兆與故障類型之間的非線性映像關(guān)聯(lián):在異步電機(jī)的故障診斷過程屮，故障形成的原因非常復(fù)雜，不同的故障類型可能以同一征兆表現(xiàn)出來，不同形式的征兆也可能表征同一故障，因此只有綜合利用這些特征信息才能準(zhǔn)確判斷異步電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。(3)故障診斷中的不確定性:在故障診斷的過程中，由于診斷對(duì)象、噪聲影響和傳感器的測(cè)量誤差等原因，傳感器所提供的信息往往表現(xiàn)出不完整、模糊甚至相互矛盾的情形，對(duì)于這些不確定性問題，數(shù)據(jù)融合也能提供比較合理

8、的解決方法。在異步電機(jī)的實(shí)際診斷過程屮，為了解決以上現(xiàn)實(shí)問題，特將數(shù)據(jù)融合技術(shù)引入到該領(lǐng)域。1.2設(shè)計(jì)說明電機(jī)多種故障同時(shí)存在，使基于單一的頻譜分析方法無法準(zhǔn)確檢測(cè)到故障的特征頻率。曲于屯機(jī)故