基于信息融合技術的電機故障診斷

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1、--X--1.1課題概述1.2設計說明硬件設計2.1總體方案的設計2.2單片機的逸型和功能介紹2.3時鐘電路……122.4鎖存器……132.5I/O接口的擴展142.67407芯片142.7多路開關與程控放人電路162.8保持電路……172.9濾波電路192.10A/D轉換電路192.11看門狗和復位電路……222.12信號的采樣頻率……232.13與PC機的通信…232.14抗干擾措施…253異步電機故障機理的分析……273.1簡介………………273.2界步電機常見故障類型………………273.3故障診斷采集信號類型304軟件設計及程序流

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上位機通信子程序流程圖…37結論39致謝40參考文獻41附錄A程序清單…………43圖1系統(tǒng)硬件圖511引言進入21世紀后，設備的功能要求和復雜程度大為改觀，以機、電、液一體化為特點，設備向著高速度、高功率、高可靠性、大型化的趨勢發(fā)展，使得在對這些復雜設備進行工況監(jiān)測與故障診斷，實現(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“瓶頸”——虛警、漏報等，Z所以頻繁的虛警、誤報、漏報，其根本原因在于對設備的實際監(jiān)測和故障診斷過程中，往往只是對設備運行狀態(tài)信息屮的某一種信息進行觀測和分析，從屮提取有關設備運行狀態(tài)的征兆信息，顯然這種方法有時可以判斷出機器的故障，但在許多情況下得出的診斷結論并不可靠，尤其在異步電機的故障診斷過程屮僅僅根據(jù)異步電機的振動信號進行分析，所給出診斷結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、溫度等加以補充因此在異步屯機故障診斷過程中，可以利用的電機運行狀態(tài)信息很多，人致包括機械、電氣、溫度、化學等類型，這些信息從不同側

4、面、不同層次和不同程度反映了異步電機運行情況的好壞，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，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域的數(shù)據(jù)融合技術，來充分挖掘信息的內涵，并對多維診斷信息進行有效的融合。但目前，在異步電機的故障診斷過程中，大多還是基于單個參數(shù)進行的，所以在這里，將處理多維信息的數(shù)據(jù)融合技術引入到異步電機的故障診斷領域，具有一定的現(xiàn)實意義口⑷?？偠灾?，一方而，從診斷學角度來看，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,在實際診斷過程中，只有從多方面獲得關于診斷對象的多維信息，才能對異步電機進行更可靠、更準確的診斷。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域的信息融合技術，來充分挖掘信息的內涵，并對多源診斷信息進行冇效地融合利用，從而提高故障診斷的準確性、冇效性和可靠性。1.1課題概述多傳感器數(shù)據(jù)融合最初應用于軍事上的目標識別和跟蹤，多個（種）雷達的信號融合處理得到更加確定的FI標航跡⑸。今天數(shù)據(jù)融合已經(jīng)在許多領域得到應用，取得了巨大的經(jīng)濟效益。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

6、科，已經(jīng)在各應用領域得到足夠的認識和發(fā)展。數(shù)據(jù)融合的基本概念就是通過對多個源的數(shù)據(jù)適當?shù)娜诤?，得到一個比單個源數(shù)據(jù)更有利的結果。針對故障診斷研究上對消除或者減小不確定性的耍求，多傳感器數(shù)據(jù)融合將是這個領域以后發(fā)展的一個重要方向⑹。雖然數(shù)據(jù)融合技術在廿標識別，醫(yī)療診斷等領域應用廣泛，但是在電機故障診斷領域剛處于起步階段⑷。之所以將數(shù)據(jù)融合技術引用到界步電機故障診斷中，主要是因為在異步電機的實際診斷過程中，以下問題有待解決。⑴傳感器的類型和數(shù)量的增多，導致需要處理的信息量增大:在異步電機的故障診斷過程中，診斷環(huán)境非常復雜，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確診斷出異步電機的實際故障。(2)故障征兆與故障類型之間的非線性映像關聯(lián):在異步電機的故障診斷過程屮，故障形成的原因非常復雜，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確判斷異步電機的實際運行狀態(tài)。(3)故障診斷中的不確定性:在故障診斷的過程中，由于診斷對象、噪聲影響和傳感器的測量誤差等原因，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。在異步電機的實際診斷過程屮，為了解決以上現(xiàn)實問題，特將數(shù)據(jù)融合技術引入到該領域。1.2設計說明電機多種故障同時存在，使基于單一的頻譜分析方法無法準確檢測到故障的特征頻率。曲于屯機故