基于SVD变换和模糊推理的汽轮机故障诊断专家系统研究

发布时间：2017-10-06 22:28

  本文关键词：基于SVD变换和模糊推理的汽轮机故障诊断专家系统研究

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【摘要】：汽轮机是许多工业生产厂家的核心设备,任何故障的出现都会给企业带来巨大的损失,因此,对汽轮机的日常检修和故障排查等工作要求很高。汽轮机绝大部分故障都能从它的振动状态发现问题,许多国家都投入大量精力对汽轮机振动故障机理进行研究。专家系统是一种模拟专家决策能力的计算机系统,能在许多场合代替人类的大量脑力劳动,专家系统的开发受到越来越多的国家、行业的重视。汽轮机振动故障诊断是一个多因素综合的复杂的推理过程,研究专家系统在汽轮机故障诊断领域的应用具有非常重要的理论意义与工程应用价值。目前,传统故障诊断专家系统仍然存在一些不足,如征兆信息利用率不高、知识表达方式呆板、推理方法效率低等缺点,以致专家系统的推广应用受到了较大的束缚。本文针对以上不足,深入研究汽轮机的故障机理,提出将传统专家系统、数据库理论和模糊诊断技术、SVD(奇异值分解)技术有机结合,构建基于SVD变换和模糊推理的汽轮机振动故障诊断专家系统。本文中的系统以Lab VIEW和MATLAB为主要开发工具,借助My SQL数据库及SQL语言实现了诊断知识的录入、修改、删除以及故障的自动诊断。文中将模糊诊断规则、信息隶属度及可信度理论有机融合,很好的解决了诊断知识的不确定性问题,并将知识存储于知识库中;采用正反向混合推理的控制方式,不仅能够基于征兆获取模块自动获取征兆向量进行模糊诊断推理,还能够在诊断过程中通过人机对话的方式获取其它图形征兆信息,进行综合诊断,对于诊断结果置信度不够高的情况可采用SVD分析方法对故障数据进行详细分析,以确认故障。最后通过两个汽轮机故障诊断实例,验证了本文设计的汽轮机故障诊断专家系统在汽轮机故障诊断方面的科学性、实用性。相较于传统的旋转机械故障诊断方法,本文研究的汽轮机故障诊断专家系统不仅有效的利用了众多专家的经验,而且在诊断效率及准确性方面也有了较大的提高。同时,依据知识的存储规则改变知识库中的领域知识以及模糊关系矩阵元素,该故障诊断专家系统在汽车、航空航天、医疗等领域也具有一定的实用价值。
【关键词】：汽轮机 SVD 模糊推理 专家系统 故障诊断
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK268
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 国内外汽轮机故障诊断的现状及发展趋势12-14
• 1.2.1 国外汽轮机故障诊断研究现状12-13
• 1.2.2 国内汽轮机故障诊断研究现状13-14
• 1.2.3 汽轮机故障诊断技术的发展趋势14
• 1.3 故障诊断专家系统介绍14-17
• 1.3.1 专家系统的应用及现状14-15
• 1.3.2 专家系统的组成15-16
• 1.3.3 专家系统的分类及优点16
• 1.3.4 专家系统存在的问题及主要发展方向16-17
• 1.4 本文研究的主要内容17-19
• 第二章 汽轮机典型故障特征及SVD信号分析方法研究19-39
• 2.1 汽轮机典型故障特征19-23
• 2.1.1 转子不平衡故障19-20
• 2.1.2 转子不对中故障20-21
• 2.1.3 油膜涡动和油膜振荡故障21-22
• 2.1.4 动静碰磨故障22-23
• 2.1.5 转子裂纹故障23
• 2.2 传统振动信号分析方法23-26
• 2.2.1 时域分析方法24-25
• 2.2.2 频域分析方法25-26
• 2.3 基于SVD变换的信号处理方法研究26-35
• 2.3.1 SVD分解原理26-27
• 2.3.2 Hankel矩阵方式下的SVD信号分离原理27-28
• 2.3.3 基于SVD的信号消噪处理方法研究28-30
• 2.3.4 基于SVD的信号奇异性检测方法研究30-32
• 2.3.5 基于SVD信号分析方法的故障诊断实验验证32-35
• 2.4 汽轮机振动故障诊断的特点35-36
• 2.5 汽轮机故障总结36-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第三章 故障诊断专家系统的模糊化研究39-51
• 3.1 模糊专家系统的特征39-40
• 3.2 模糊数学理论40-44
• 3.2.1 模糊集合40-41
• 3.2.2 隶属度确定方法41-44
• 3.3 故障诊断专家系统的模糊化44-50
• 3.3.1 故障原因44-45
• 3.3.2 模糊征兆向量的确定45-46
• 3.3.3 模糊关系矩阵元素的确定46-48
• 3.3.4 模糊专家系统的推理机制设计48
• 3.3.5 模糊诊断方法研究48-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 专家系统的设计与开发51-64
• 4.1 引言51
• 4.2 专家系统开发环境51-52
• 4.3 模糊专家系统的总体结构52-53
• 4.4 诊断知识库及知识库管理系统设计53-58
• 4.4.1 模糊知识库设计53-57
• 4.4.2 知识库管理系统57-58
• 4.5 模糊推理机的设计58-63
• 4.6 本章小结63-64
• 第五章 汽轮机故障诊断专家系统的诊断实例64-74
• 5.1 故障诊断专家系统的总体结构64
• 5.2 硬件系统的搭建64-67
• 5.2.1 传感器系统64-65
• 5.2.2 嵌入式工控机系统65-66
• 5.2.3 动态数据采集卡系统66-67
• 5.3 汽轮机故障诊断实例67-73
• 5.3.1 转子质量不平衡故障诊断67-70
• 5.3.2 油膜涡动故障诊断70-73
• 5.4 本章小结73-74
• 总结与展望74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果80-81
• 致谢81-82
• 附件82

【参考文献】

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本文编号：985387