开放式故障诊断构架及动态测试分析方法研究
发布时间：2021-07-04 12:51
现代化工业中设备集成度和自动化程度的快速提高决定生产设备的安全无故障运行是人们生命财产安全的首要前提,是激烈市场竞争中企业降低生产成本的主要努力方向。本课题针对机械设备状态监测和故障诊断数据类型多、量大,专业要求高等特点,提出在线监测与离线监测的集成化设计理念,以异地诊断支持系统为模型构建开放式故障诊断平台,突破空间和时间的限制,充分利用有限的专家资源,实现测点数据的统一管理和高效调度。开放式故障诊断平台的分布式测量前端——嵌入式动态信号测试及分析系统依托于现代计算机技术和电子技术的迅猛发展,将数字信号处理器和嵌入式操作系统Microsoft XP Embedded（XPE）成功引入机械故障诊断系统中,充分发挥DSPLIB在百兆时钟下高速信号分析功能,并用XPE为系统定制微型操作系统内核,大大降低系统对硬件和软件的依赖性。应用基于注册表保护的EWF系统保护,防止系统被恶意改写,提升其可靠性。机械设备故障具有很强的偶然性和突发性,需要连续监测分析。本文提出时变连续信号采集技术,数据采集卡采用环形内存池分段内存操作模式,用户缓冲空间建立二维缓冲队列,有效防止数据堵塞。采集软件以多线程模式并...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
第一章 绪论
1.1 选题意义
1.2 状态监测与故障诊断技术
1.2.1 故障信息的提取
1.2.2 信号分析及特征参数提取
1.2.3 故障机理及诊断决策技术
1.3 状态监测和故障诊断设备的应用现状和发展
1.3.1 状态监测和故障诊断设备的应用现状
1.3.2 状态监测和故障诊断设备的发展趋势
1.4 课题的提出及研究意义
1.5 论文的主要研究内容
第二章 开放式故障诊断平台
2.1 前言
2.2 开放式故障诊断平台组成及体系结构
2.2.1 典型诊断支持系统
2.2.2 基于网络的异地诊断支持系统(NDSS)
2.2.3 开放式故障诊断平台系统结构
2.3 开放式故障诊断平台软件构架
2.3.1 远程计算机分析模块
2.3.2 数据采集模块
2.3.3 数据管理模块
2.3.4 数据库管理模块
2.3.5 通讯模块
2.4 集成化设计理念的实现
2.5 本章小结
第三章 嵌入式动态测试及信号分析系统实现原理
3.1 前言
3.2 嵌入式动态信号测试分析系统结构
3.3 信号预处理模块设计
3.3.1 信号调理
3.3.2 抗混滤波
3.3.3 程控增益放大器
3.4 数据采集模块设计
3.4.1 数据采集指标的确定
3.4.2 主控芯片定型
3.4.3 数据采集模块原理
3.4.4 A/D与FIFO接口设计
3.4.5 DSP程序引导装载
3.4.6 双口RAM实现DSP和CPU之间的通讯
3.5 主从控制模块通讯总线
3.6 数据采集板卡驱动的定制
3.7 本章总结
第四章 嵌入式操作系统定制及时变连续信号采集技术
4.1 前言
4.2 微型嵌入式操作系统的定制
4.2.1 XPE操作系统及其特点
4.2.2 XPE的定制步骤
4.2.3 关键技术点的实现
4.3 时变连续信号采集技术
4.3.1 基于多线程的时变连续信号采集
4.3.2 数据采集程序的速度保障
4.3.3 环形内存池及分段操作模式
4.3.4 用户空间缓冲区处理模式
4.4 本章总结
第五章 基于时变连续信号采集技术的经验模式分解边界处理方法研究
5.1 前言
5.2 基本模式分量
5.2.1 瞬时频率的概念
5.2.2 基本模式分量
5.3 经验模式分解与Hilbert-Huang变换
5.4 真实数据延拓技术的边界处理方法研究
5.5 实践应用举例
5.6 本章总结
第六章 自适应扫频随机共振信号分析方法研究
6.1 前言
6.2 随机共振基本原理
6.3 大参数随机共振研究方法
6.4 自适应扫频随机共振算法设计
6.4.1 待测信号的频率确定
6.4.2 朗之万方程势垒参数的调节
6.5 实验验证
6.6 结论
第七章 结论与展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间发表的主要论文和参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]人机合作式管道漏磁信号分析与缺陷定量识别[J]. 杨涛,王太勇,蒋奇. 中国机械工程. 2004(06)
[2]二次采样随机共振频谱研究与应用初探[J]. 冷永刚,王太勇,秦旭达,李瑞欣,郭焱. 物理学报. 2004(03)
[3]第二代小波变换在旋转机械故障诊断中的应用[J]. 段晨东,李凌均,何正嘉. 机械科学与技术. 2004(02)
[4]变尺度随机共振用于电机故障的监测诊断[J]. 冷永刚,王太勇,李瑞欣,彭永胜,邓学欣. 中国电机工程学报. 2003(11)
[5]旋转机械升降速信号的瞬时频率估计[J]. 梁玉前,秦树人,郭瑜. 机械工程学报. 2003(09)
[6]二次采样用于随机共振从强噪声中提取弱信号的数值研究[J]. 冷永刚,王太勇. 物理学报. 2003(10)
[7]分布式远程故障诊断系统的研究与实现[J]. 何学文,卜英勇,刘晓波. 机械科学与技术. 2003(04)
[8]管道腐蚀检测与识别技术的研究[J]. 蒋奇,王太勇,蒋罕. 电子测量与仪器学报. 2003(02)
[9]旋转机械振动信号基于EMD的希尔伯特变换和小波变换时频分析比较[J]. 杨世锡,胡劲松,吴昭同,严拱标. 中国电机工程学报. 2003(06)
[10]基于经验模式分解（EMD）的齿轮箱齿轮故障诊断技术研究[J]. 陈忠,郑时雄. 振动工程学报. 2003(02)
博士论文
[1]基于多传感器融合的油管无损检测与缺陷量化技术研究[D]. 杨涛.天津大学 2004
[2]面向旋转机械故障诊断的经验模态分解时频分析方法及实验研究[D]. 胡劲松.浙江大学 2003
[3]管道缺陷漏磁检测量化技术及其应用研究[D]. 蒋奇.天津大学 2003
[4]基于局域波分析的柴油机故障诊断方法的研究及应用[D]. 王珍.大连理工大学 2002
[5]局域波时频分析方法的理论研究与应用[D]. 盖强.大连理工大学 2001
本文编号：3264821
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
第一章 绪论
1.1 选题意义
1.2 状态监测与故障诊断技术
1.2.1 故障信息的提取
1.2.2 信号分析及特征参数提取
1.2.3 故障机理及诊断决策技术
1.3 状态监测和故障诊断设备的应用现状和发展
1.3.1 状态监测和故障诊断设备的应用现状
1.3.2 状态监测和故障诊断设备的发展趋势
1.4 课题的提出及研究意义
1.5 论文的主要研究内容
第二章 开放式故障诊断平台
2.1 前言
2.2 开放式故障诊断平台组成及体系结构
2.2.1 典型诊断支持系统
2.2.2 基于网络的异地诊断支持系统(NDSS)
2.2.3 开放式故障诊断平台系统结构
2.3 开放式故障诊断平台软件构架
2.3.1 远程计算机分析模块
2.3.2 数据采集模块
2.3.3 数据管理模块
2.3.4 数据库管理模块
2.3.5 通讯模块
2.4 集成化设计理念的实现
2.5 本章小结
第三章 嵌入式动态测试及信号分析系统实现原理
3.1 前言
3.2 嵌入式动态信号测试分析系统结构
3.3 信号预处理模块设计
3.3.1 信号调理
3.3.2 抗混滤波
3.3.3 程控增益放大器
3.4 数据采集模块设计
3.4.1 数据采集指标的确定
3.4.2 主控芯片定型
3.4.3 数据采集模块原理
3.4.4 A/D与FIFO接口设计
3.4.5 DSP程序引导装载
3.4.6 双口RAM实现DSP和CPU之间的通讯
3.5 主从控制模块通讯总线
3.6 数据采集板卡驱动的定制
3.7 本章总结
第四章 嵌入式操作系统定制及时变连续信号采集技术
4.1 前言
4.2 微型嵌入式操作系统的定制
4.2.1 XPE操作系统及其特点
4.2.2 XPE的定制步骤
4.2.3 关键技术点的实现
4.3 时变连续信号采集技术
4.3.1 基于多线程的时变连续信号采集
4.3.2 数据采集程序的速度保障
4.3.3 环形内存池及分段操作模式
4.3.4 用户空间缓冲区处理模式
4.4 本章总结
第五章 基于时变连续信号采集技术的经验模式分解边界处理方法研究
5.1 前言
5.2 基本模式分量
5.2.1 瞬时频率的概念
5.2.2 基本模式分量
5.3 经验模式分解与Hilbert-Huang变换
5.4 真实数据延拓技术的边界处理方法研究
5.5 实践应用举例
5.6 本章总结
第六章 自适应扫频随机共振信号分析方法研究
6.1 前言
6.2 随机共振基本原理
6.3 大参数随机共振研究方法
6.4 自适应扫频随机共振算法设计
6.4.1 待测信号的频率确定
6.4.2 朗之万方程势垒参数的调节
6.5 实验验证
6.6 结论
第七章 结论与展望
参考文献
附录
攻读博士学位期间发表的主要论文和参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]人机合作式管道漏磁信号分析与缺陷定量识别[J]. 杨涛,王太勇,蒋奇. 中国机械工程. 2004(06)
[2]二次采样随机共振频谱研究与应用初探[J]. 冷永刚,王太勇,秦旭达,李瑞欣,郭焱. 物理学报. 2004(03)
[3]第二代小波变换在旋转机械故障诊断中的应用[J]. 段晨东,李凌均,何正嘉. 机械科学与技术. 2004(02)
[4]变尺度随机共振用于电机故障的监测诊断[J]. 冷永刚,王太勇,李瑞欣,彭永胜,邓学欣. 中国电机工程学报. 2003(11)
[5]旋转机械升降速信号的瞬时频率估计[J]. 梁玉前,秦树人,郭瑜. 机械工程学报. 2003(09)
[6]二次采样用于随机共振从强噪声中提取弱信号的数值研究[J]. 冷永刚,王太勇. 物理学报. 2003(10)
[7]分布式远程故障诊断系统的研究与实现[J]. 何学文,卜英勇,刘晓波. 机械科学与技术. 2003(04)
[8]管道腐蚀检测与识别技术的研究[J]. 蒋奇,王太勇,蒋罕. 电子测量与仪器学报. 2003(02)
[9]旋转机械振动信号基于EMD的希尔伯特变换和小波变换时频分析比较[J]. 杨世锡,胡劲松,吴昭同,严拱标. 中国电机工程学报. 2003(06)
[10]基于经验模式分解（EMD）的齿轮箱齿轮故障诊断技术研究[J]. 陈忠,郑时雄. 振动工程学报. 2003(02)
博士论文
[1]基于多传感器融合的油管无损检测与缺陷量化技术研究[D]. 杨涛.天津大学 2004
[2]面向旋转机械故障诊断的经验模态分解时频分析方法及实验研究[D]. 胡劲松.浙江大学 2003
[3]管道缺陷漏磁检测量化技术及其应用研究[D]. 蒋奇.天津大学 2003
[4]基于局域波分析的柴油机故障诊断方法的研究及应用[D]. 王珍.大连理工大学 2002
[5]局域波时频分析方法的理论研究与应用[D]. 盖强.大连理工大学 2001
本文编号：3264821
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