基于DSP的异步电机故障检测系统的研究

发布时间：2017-09-09 07:42

  本文关键词：基于DSP的异步电机故障检测系统的研究

  更多相关文章： 异步电机 DSP 小波包 神经网络 故障诊断

【摘要】：异步电机以其结构简单、价格低廉等优点,在现代的工农业生产中获得了广泛的应用。作为生产领域的主要动力来源,电机的正常工作对保证生产制造过程的安全、高效、敏捷、优质及低耗运行意义十分重大,如果电机在生产过程中出现了故障,将会导致生产停止,带来巨大的效益损失。因此,及时监测到电机工作状况,发现其故障并修复,则可延长电机的使用寿命、提高生产效率和保障人身安全。本文进行了基于DSP的电机故障检测系统的研究,对工农业生产,具有十分重要的意义。针对电机发生的故障问题,本文采用了小波包分析法对故障信号进行检测,由于故障信号中会含有大量的突变信号,因此通过检测和分析信号,能够获得电机的故障信息。传统的故障检测方法是傅里叶变换对信号的频域分析,仅对某频率中的幅值大小和密度进行处理分析,然而,检测不了奇异信号点的时域信息,只能反映信号的整体特征,根本不具有时域局部的特征。小波包分析是在小波理论的基础上提出,它克服了傅里叶变换的缺点,并继承了小波变换的优点,根据小波包具有多分辨分析的属性,所以能将信号投影到各个不同的频带上加以对比处理,由于故障信号中大部分是非线性信号,采用这种方法能够达到故障检测的效果。为了在进行故障诊断时,准确地提取故障信息,对信号进行降噪是很重要的环节,本文采用了改进的小波包阈值法,克服了传统的软、硬阈值降噪法的缺点,增强了降噪精度,从而,提高了故障诊断的准确性。本文设计了电机故障检测系统平台,以DSP作为处理器,通过霍尔电流传感器采集电机的定子电流信号,经过信号调理电路处理和A/D,将信号数据传至DSP,进行小波包和BP神经网络相结合的算法程序处理。通过串口通信传至上位机,从而对异步电机的故障状况进行检测。以Lab VIEW为平台设计了监控界面,通过监控界面,能够观察电机故障的信息。通过对异步电机故障诊断的测试,表明本文设计的电机故障检测系统运行稳定可靠,实时性好,能够准确地检测出异步电机的常见故障。
【关键词】：异步电机 DSP 小波包 神经网络 故障诊断
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题的研究背景及意义8
• 1.2 电机故障诊断技术的发展和现状概述8-11
• 1.2.1 故障诊断技术的发展8-9
• 1.2.2 故障诊断技术的研究现状9-11
• 1.3 电机的故障类型和诊断技术11-12
• 1.3.1 电机故障类型的概述11-12
• 1.3.2 电机的故障诊断技术12
• 1.4 本课题的主要研究内容12-14
• 第二章 异步电机故障机理分析14-20
• 2.1 异步电机的工作原理14-15
• 2.2 异步电机的常见故障机理分析15-19
• 2.2.1 定子匝间短路故障的特征机理15-17
• 2.2.2 转子断条故障的特征机理17-18
• 2.2.3 转子偏心故障的特征机理18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第三章 小波包分析和神经网络在故障诊断中的应用20-37
• 3.1 小波分析理论20-24
• 3.2 小波包分析与改进的阈值法24-29
• 3.2.1 小波包的概念24-27
• 3.2.2 小波包的分解和重构27
• 3.2.3 改进的小波包阈值法27-29
• 3.3 小波包的信号特征提取29-31
• 3.4 神经网络概论31-33
• 3.5 BP神经网络模型及诊断33-35
• 3.5.1 BP神经网络结构和学习规则33-35
• 3.5.2 BP神经网络的故障诊断35
• 3.6 本章小结35-37
• 第四章 故障诊断平台的设计37-48
• 4.1 总体设计方案37
• 4.2 核心处理模块37-41
• 4.2.1 DSP芯片的结构特征37-39
• 4.2.2 TMS320F2812的功能特点39-40
• 4.2.3 DSP的最小系统40-41
• 4.3 DSP的外围电路设计41-45
• 4.3.1 电源电路41-42
• 4.3.2 外部存储器扩展设计42-43
• 4.3.3 串口电路43-44
• 4.3.4 信号采集调理电路44
• 4.3.5 模数转换模块44-45
• 4.4 上位机显示模块的设计45-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 电机故障诊断算法实现和测试结果分析48-57
• 5.1 DSP的软件开发工具48
• 5.2 系统程序模块设计48-53
• 5.2.1 主程序模块设计49
• 5.2.2 数据采集模块程序设计49-50
• 5.2.3 数据处理核心算法程序设计50-52
• 5.2.4 数据传输模块程序设计52-53
• 5.3 实验结果分析53-56
• 5.3.1 电机定子匝间短路故障检测结果54-55
• 5.3.2 电机转子断条故障检测结果55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 全文总结与展望57-58
• 6.1 全文总结57
• 6.2 展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62
• 附录62-63
• 作者简介63
• 攻读硕士学位期间研究成果63

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本文编号：819172