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基于可拓理论的机械设备故障诊断方法研究

作　者: 姚瑶
导　师: 陈炳发
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 可拓理论 机械设备故障 故障预测 故障诊断 灰色关联分析
分类号: TH165.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 19次
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内容摘要


随着科学技术的进步与生产的发展，故障诊断已成为机械产品维修维护的重要环节，机械设备一旦发生故障，其对生产以及人的生命财产安全造成的影响难以估算。机械运行的安全性和可靠性不仅取决于其设计和制造的完善性，还取决于机械设备的安装、运行状况、维修和诊断措施等，其中状态监测是故障诊断的重要组成部分，对系统进行准确的状态判断和健康分析是对故障进行预防和防止的有效手段，它提高了机器运行的可靠性和安全性。以往的故障诊断大多依赖于故障发生的历史和人的经验，随着机械设备日益大型化，复杂化，有必要用先进的理论和方法使故障诊断更为客观、准确。为此，本文将可拓理论引入到机器维护中，针对机械设备的故障预测及诊断进行研究。论文综述了国内外故障诊断技术研究的发展现状和存在问题，通过引入可拓理论方法，对机械设备的运行状态及故障状态进行分析。可拓学具有形式化、逻辑化和数学化的特点，并且以矛盾问题的智能化处理为研究内容，为故障预测和诊断提供了一种形式化、模型化、定性和定量相结合的方法。论文给出了一种基于可拓理论的状态监测及故障预测方法，该方法借助可拓学原理建立设备所处状态的预测模型，对监测数据进行形式化描述，采用可拓理论关联函数对系统运行状态进行分析，及时掌握系统运行状况，改变了以往只能发生问题后再去解决的事后维修模式，并通过实例验证了该方法的可行性和有效性。文中提出了一种结合灰色关联分析的可拓故障诊断方法，该方法通过结合灰关联理论和可拓理论原理建立故障诊断模型，并根据指标数据序列生成原理对数据进行规格化处理，弥补了可拓故障诊断就样本小、数据缺失等问题造成准确率低或无法解决的不足，通过增大故障诊断信息空间，获得了更精确的关联度分析，为解决故障诊断问题提供了新思路。通过实例验证了该方法的准确性和有效性。在上述理论研究的基础上，设计开发了针对机械设备故障预测和诊断的原型系统，实现了机械设备故障预测及诊断的计算机辅助分析。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 研究目的及意义  10
  1.3 国内外研究现状  10-14
    1.3.1 故障预测与诊断技术的研究现状  10-13
    1.3.2 可拓理论用于故障诊断的研究现状  13-14
    1.3.3 灰关联分析用于故障诊断的研究现状  14
  1.4 论文的理论基础  14-17
    1.4.1 可拓学理论  14-16
    1.4.2 灰色系统理论  16-17
  1.5 研究内容和论文结构  17-19
第二章 机械设备故障信息模型的构建  19-31
  2.1 设备故障信息基元描述  19-22
    2.1.1 故障的物元、事元、关系元及动态物元  19-22
    2.1.2 设备故障信息量域、量值域和同域特征  22
  2.2 设备故障信息灰色理论知识表示方法  22-23
  2.3 设备故障信息模型的构建  23-30
    2.3.1 故障信息模型  23-24
    2.3.2 故障信息模型的可拓性  24-27
    2.3.3 故障信息的菱形思维模式  27-29
    2.3.4 故障信息模型的变换  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 机械设备故障的可拓预测方法  31-43
  3.1 预测方法中的关联函数  31-34
    3.1.1 距和侧距的概念  31-32
    3.1.2 位值的概念  32-33
    3.1.3 关联函数  33-34
  3.2 故障信息特征权重的确定  34-36
  3.3 设备故障可拓预测方法  36-38
    3.3.1 预测信息的经典域和节域  36
    3.3.2 区间型预测信息的距  36-37
    3.3.3 基于可拓理论的故障预测方法  37-38
  3.4 应用实例  38-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章 基于灰关联分析的可拓故障诊断方法  43-53
  4.1 灰关联分析基本原理  43-45
  4.2 结合灰关联的可拓故障诊断方法  45-49
    4.2.1 故障数据中距的量化  45-46
    4.2.2 结合距的故障诊断关联度  46-47
    4.2.3 基于改进型关联度的故障诊断方法  47-49
  4.3 应用实例  49-52
  4.4 本章小结  52-53
第五章 可拓故障预测诊断系统的实现  53-64
  5.1 系统总体设计  53-56
    5.1.1 故障预测诊断系统的设计流程  53-54
    5.1.2 系统功能模块划分  54-55
    5.1.3 故障预测诊断系统体系结构  55-56
  5.2 故障预测诊断系统模块设计  56-63
    5.2.1 数据库管理模块  57-61
    5.2.2 故障诊断模块  61-62
    5.2.3 故障预测模块  62-63
  5.3 本章小结  63-64
第六章 总结与展望  64-66
  6.1 总结  64
  6.2 展望  64-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
在学期间的研究成果及发表的学术论文  71

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械制造工艺 > 柔性制造系统及柔性制造单元 > 故障诊断和维护
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