全液压钻机盲源分离故障诊断技术研究

发布时间：2017-03-23 07:04

  本文关键词：全液压钻机盲源分离故障诊断技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着机电液一体化技术的发展,钻机结构越来越复杂,导致钻机中可能发生的故障类型也随之增多,增加了多种故障同时发生的可能性。对于全液压钻机而言,其系统结构有一定的封闭性。在单故障发生的情况下,产生的故障现象与故障原因之间尚且存在一定的模糊对应关系,在多故障发生的情况下,不同故障之间存在耦合关系,某一点的传感器会检测到多个故障源的信息,并且检测到的故障特征也不是单一故障特征的简单叠加,难以直接进行分析和处理。因此,针对单一故障的诊断理论和方法在多故障的诊断中应用难度会大大增加,甚至难以起到作用。针对钻机多故障耦合的诊断,寻求一种有效的信号特征分析方法,对钻机的工作状态及时进行了解,不仅可以保证钻机的安全工作,而且可以避免钻机发生大的故障,降低使用成本。论文以全液压钻机为研究对象,在介绍钻机的结构组成基础之上,对钻机中主要元件的故障模式和故障发生机理进行了分析,并对各类故障特征进行了综合分析,确定了钻机多故障诊断的研究方法。基于盲源分离信号处理方法的研究背景下,本文简述了盲源分离问题的来源及其数学模型,在对各类假设条件和不确定性等进行阐述的基础之上,分析了盲源分离的基于统计学和信息论的两类算法,并将JADE算法和最大信噪比算法应用于仿真混合信号的分离实验,对其分离效果进行了对比分析。因为独立分量分析与盲源分离的数学模型具有极高的相似度,独立分量分析已成为盲源分离方法中最为主要的一类算法。在介绍了快速独立分量分析方法的基础上,针对算法中目标函数雅克比矩阵求导计算的复杂性,提出利用弦截法代替牛顿法进行目标函数的优化求解,降低了原算法的复杂性。最后,利用钻机搭建实验平台进行实验,通过对减速器与马达的振动信号进行测试与分离,验证了Secant-Fast ICA算法在全液压钻机故障信号分离中的有效性。
【关键词】：全液压钻机 故障诊断 盲源分离 独立分量分析
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH17
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 选题背景9-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 机械与液压故障诊断研究现状11
• 1.2.2 盲源分离在机械故障诊断中的应用现状11-12
• 1.3 研究内容12-14
• 第2章 全液压钻机的故障特征分析14-29
• 2.1 钻机控制系统结构与工作原理概述14-18
• 2.2 全液压钻机液压系统故障模式与故障机理分析18-21
• 2.2.1 液压系统故障模式分析18-19
• 2.2.2 液压系统故障机理分析19-21
• 2.3 全液压钻机机械传动系统故障分析21-27
• 2.3.1 减速器故障的主要形式21-23
• 2.3.2 减速器故障类型及振动机理23-27
• 2.4 全液压钻机的故障研究策略分析27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 盲源分离的理论基础与典型算法研究29-43
• 3.1 盲源分离算法的基本理论29-34
• 3.1.1 盲源分离的问题描述29
• 3.1.2 盲源分离的数学模型29-32
• 3.1.3 统计学与信息论基础32-34
• 3.2 盲源分离算法的基础知识34-37
• 3.2.1 盲源分离的假设条件34-35
• 3.2.2 不确定性35
• 3.2.3 信号预处理35-36
• 3.2.4 信号分离效果评价指标36-37
• 3.3 盲源分离典型算法37-39
• 3.3.1 基于统计学的盲源分离方法37-38
• 3.3.2 基于信息论的盲源分离方法38-39
• 3.4 盲源分离典型算法仿真分析39-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 独立分量分析法及其改进43-58
• 4.1 盲源分离与ICA43-45
• 4.1.1 未知信号的观测混合43
• 4.1.2 ICA模型43-44
• 4.1.3 基于ICA的盲源分离44-45
• 4.2 ICA的优化算法45-47
• 4.2.1 随机梯度法45-46
• 4.2.2 自然梯度法46-47
• 4.2.3 不动点算法47
• 4.3 Fast ICA算法及其改进47-55
• 4.3.1 Fast ICA算法47-50
• 4.3.2 Secant-Fast ICA算法50-52
• 4.3.3 算法仿真分析52-55
• 4.4 初始分离矩阵对FastICA算法的影响55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 实验58-71
• 5.1 实验目的58
• 5.2 实验平台的搭建58-64
• 5.2.1 实验设备58-61
• 5.2.2 实验原理61-63
• 5.2.3 实验平台63-64
• 5.3 实验过程与数据分析64-70
• 5.3.1 电机振动数据分析64-65
• 5.3.2 马达振动数据分析65-66
• 5.3.3 钻机正常工作数据分析66-69
• 5.3.4 钻机故障工作数据分析69-70
• 5.4 本章小结70-71
• 结论71-73
• 1 全文总结71-72
• 2 工作展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-76
• 攻读学位期间取得学术成果76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 林秋华,殷福亮;盲源分离自适应算法的统一形式[J];大连理工大学学报;2002年04期

2 李广彪;张剑云;;基于变步长等变化自适应盲源分离算法[J];电子信息对抗技术;2006年01期

3 苏中元;贾民平;;周期平稳信号盲源分离算法及其应用[J];机械工程学报;2007年10期

4 陈锡明;黄硕翼;;盲源分离综述——问题、原理和方法[J];电子信息对抗技术;2008年02期

5 刘秀芳;艾延廷;张[，

本文编号：263159