基于Android平台的电机故障诊断系统的设计
发布时间：2020-12-02 06:02
随着工业的发展,异步电机的地位越来越重要,几乎被用各个领域,毫无疑问,异步电动机为我们的日常生活提供了最为广泛的机械动能和电能。一旦电机发生故障,我们日常的生产生活必会受到影响,如若故障严重,则会引发重大的工业事故,导致人员伤亡等状况的发生。因此,及时发现电机的故障并进行维修是非常必要的。本文建立了一个基于Android平台的电机故障诊断系统,综合了以Android为操作系统的智能终端和便携式下位机采集器二者的优势,在Android故障诊断客户端利用支持向量机算法进行电机故障的分类建模,用户可通过Android终端设备随时查看电机运行状态的诊断结果,真正实现了诊断的便捷性,具有一定的实用价值。具体包括如下研究内容:首先,本文依据电机的电磁理论,通过对电机的转子断条、定子匝间短路、转子偏心和轴承故障这四种故障机理进行分析,确定了以电机定子电流信号频谱为依据的特征分量。并利用支持向量机算法对特征分量建立故障诊断的建模,为了进一步提高分类的准确率和诊断的时间,本文又在该算法的基础上提出了交叉验证的方式以及遗传算法和粒子群算法进行参数c/g的优化,分类的准确率达到了98.667%,并通过MAT...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
故障诊断系统的结构框图
2 基于 Android 平台的电机故障诊断系统方案2.1 电机故障机理2.1.1 电机的组成及原理只有在了解电机的结构以及工作原理的基础上，才可能精确的判断出电机的运行得出其有无故障和具体的故障类型。本章选择对异步电动机的故障机理进行说明。包括转子、定子铁心、轴承、轴套、散热扇等，如图 2-1 所示。旋转磁场的出现是的基本要求，异步电动机三相定子绕组相差为120度，通入三相电源后，会产生一转子绕组运动的旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子绕组中产生感应电流，该感又在旋转磁场的作用下，转为电磁力，然后产生使电机转动的电磁转矩。实际上，转速一般达不到旋转磁场的速度，这就是三相电动机又被叫做异步电动机的原因[10]
13图2-3 滚动轴承振动产生机理Fig 2-3 mechanism of vibration generation of rolling bearing一般情况下，可将轴承故障划分为四种故障，这四种故障分别为：保持架故障、滚动体故障、内圈和外圈故障。如果轴承出现故障，那么故障就会集中体现在轴承本身的特征频率上。从几何学的角度出发，可推算出轴承中每一个部件发生故障时出现的特征频率，下面是具体的公式表示：滚动体故障的特征频率bf （Hz）: = 212cosαDDfDDfcbrbcb(2-21)保护架故障的特征频率cf （Hz）: = cosαDDffcbcr121(2-22)内圈故障的特征频率if （Hz）: = +cosαDDfNfcbir12(2-23)式中：轴承内滚动体的个数用字母N 来表示，电动机转子的旋转频率及轴承内圈旋转频率用rf 来表示；轴承保持架的直径用cD 来表示；轴承滚动体直径bD 来表示；轴承滚动体接触角用α 来表示。从式（2-21）至（2-23）可以发现，为了计算轴承振动频率需要周呈几何图形的具体参数。若滚动体数在6到12之间，轴承振动频率的计算公式可以近似为：irf =0.6Nf（2-24）类似于偏心故障，轴承出现故障也会导致定子电流中产生谐波分量，这是由于转轴的变化引起的定子转子气隙长度变化产生的。
【参考文献】：
期刊论文
[1] 梁毅 （H指数：1） ;魏晋宏;付翔;
[2] 陈宣成 .
硕士论文
[1]基于STM32的便携式电机故障诊断仪的研制[J]. 赵阳,梁喆,任娄春,丁冠从. 电脑知识与技术. 2016(34)
[2]基于STM32的数据采集与网络发布系统[J]. 关学忠,李倩文. 化工自动化及仪表. 2017(02)
[3]应用完备集合固有时间尺度分解和混合差分进化和粒子群算法优化的最小二乘支持向量机对柴油机进行故障诊断（英文）[J]. Jun-hong ZHANG,Yu LIU. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2017(02)
[4]基于支持向量机与粗糙集的隔爆电动机故障诊断[J]. 马宪民,张兴,张永强. 工矿自动化. 2017(02)
[5]基于电机驱动系统的齿轮故障诊断方法对比研究[J]. 杨明,柴娜,李广,李雨琪,徐殿国. 电工技术学报. 2016(19)
[6]基于iOS平台的异步电机状态监测与故障诊断系统设计[J]. 付蔚,张永,邓晓渝,王炳鹏,王成刚. 机床与液压. 2016(07)
[7]基于时域能量划分和PSO-SVM的发动机故障诊断[J]. 胡志勇,牛家骅,郭丽娜,马继昌. 汽车工程. 2016(01)
[8]汽轮发电机在线监测系统的设计与分析[J]. 王浩浩,董云云,孙玉梅,苏凤,杨海利. 传感器世界. 2016 (01)
[9]基于STM32的多通道数据采集系统设计[J]. 王晨辉,吴悦,杨凯. 电子技术应用. 2016(01)
[10]小波包分析和最小二乘支持向量机的电机故障诊断[J]. 张柯,陆剑. 微型电脑应用. 2015(06)
本文编号：2895104
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
故障诊断系统的结构框图
2 基于 Android 平台的电机故障诊断系统方案2.1 电机故障机理2.1.1 电机的组成及原理只有在了解电机的结构以及工作原理的基础上，才可能精确的判断出电机的运行得出其有无故障和具体的故障类型。本章选择对异步电动机的故障机理进行说明。包括转子、定子铁心、轴承、轴套、散热扇等，如图 2-1 所示。旋转磁场的出现是的基本要求，异步电动机三相定子绕组相差为120度，通入三相电源后，会产生一转子绕组运动的旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子绕组中产生感应电流，该感又在旋转磁场的作用下，转为电磁力，然后产生使电机转动的电磁转矩。实际上，转速一般达不到旋转磁场的速度，这就是三相电动机又被叫做异步电动机的原因[10]
13图2-3 滚动轴承振动产生机理Fig 2-3 mechanism of vibration generation of rolling bearing一般情况下，可将轴承故障划分为四种故障，这四种故障分别为：保持架故障、滚动体故障、内圈和外圈故障。如果轴承出现故障，那么故障就会集中体现在轴承本身的特征频率上。从几何学的角度出发，可推算出轴承中每一个部件发生故障时出现的特征频率，下面是具体的公式表示：滚动体故障的特征频率bf （Hz）: = 212cosαDDfDDfcbrbcb(2-21)保护架故障的特征频率cf （Hz）: = cosαDDffcbcr121(2-22)内圈故障的特征频率if （Hz）: = +cosαDDfNfcbir12(2-23)式中：轴承内滚动体的个数用字母N 来表示，电动机转子的旋转频率及轴承内圈旋转频率用rf 来表示；轴承保持架的直径用cD 来表示；轴承滚动体直径bD 来表示；轴承滚动体接触角用α 来表示。从式（2-21）至（2-23）可以发现，为了计算轴承振动频率需要周呈几何图形的具体参数。若滚动体数在6到12之间，轴承振动频率的计算公式可以近似为：irf =0.6Nf（2-24）类似于偏心故障，轴承出现故障也会导致定子电流中产生谐波分量，这是由于转轴的变化引起的定子转子气隙长度变化产生的。
【参考文献】：
期刊论文
[1] 梁毅 （H指数：1） ;魏晋宏;付翔;
[2] 陈宣成 .
硕士论文
[1]基于STM32的便携式电机故障诊断仪的研制[J]. 赵阳,梁喆,任娄春,丁冠从. 电脑知识与技术. 2016(34)
[2]基于STM32的数据采集与网络发布系统[J]. 关学忠,李倩文. 化工自动化及仪表. 2017(02)
[3]应用完备集合固有时间尺度分解和混合差分进化和粒子群算法优化的最小二乘支持向量机对柴油机进行故障诊断（英文）[J]. Jun-hong ZHANG,Yu LIU. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2017(02)
[4]基于支持向量机与粗糙集的隔爆电动机故障诊断[J]. 马宪民,张兴,张永强. 工矿自动化. 2017(02)
[5]基于电机驱动系统的齿轮故障诊断方法对比研究[J]. 杨明,柴娜,李广,李雨琪,徐殿国. 电工技术学报. 2016(19)
[6]基于iOS平台的异步电机状态监测与故障诊断系统设计[J]. 付蔚,张永,邓晓渝,王炳鹏,王成刚. 机床与液压. 2016(07)
[7]基于时域能量划分和PSO-SVM的发动机故障诊断[J]. 胡志勇,牛家骅,郭丽娜,马继昌. 汽车工程. 2016(01)
[8]汽轮发电机在线监测系统的设计与分析[J]. 王浩浩,董云云,孙玉梅,苏凤,杨海利. 传感器世界. 2016 (01)
[9]基于STM32的多通道数据采集系统设计[J]. 王晨辉,吴悦,杨凯. 电子技术应用. 2016(01)
[10]小波包分析和最小二乘支持向量机的电机故障诊断[J]. 张柯,陆剑. 微型电脑应用. 2015(06)
本文编号：2895104
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2895104.html
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