發(fā)布時間：2018-03-16 11:53

  本文選題：混合系統(tǒng)　切入點：復(fù)雜機電系統(tǒng)　出處：《西北工業(yè)大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：復(fù)雜機電系統(tǒng)由結(jié)構(gòu)形式各異的多能量領(lǐng)域子系統(tǒng)耦合而成,針對復(fù)雜機電系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷是工程領(lǐng)域的研究重點�；谀Ｐ偷墓收显\斷方法可充分發(fā)掘系統(tǒng)模型反映的深層次信息,不需系統(tǒng)歷史操作狀態(tài)數(shù)據(jù)的支撐就可表現(xiàn)出優(yōu)異的在線診斷性能,其是保持復(fù)雜機電系統(tǒng)持續(xù)高穩(wěn)定性運轉(zhuǎn)的優(yōu)選方案之一。構(gòu)建針對復(fù)雜機電系統(tǒng)的基于模型診斷方案的難點在于,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使模型建立比較困難,多能量領(lǐng)域的耦合造成識別出的模型參數(shù)不夠精確,參數(shù)不確定性使在線生成的系統(tǒng)殘差不能正確反映系統(tǒng)的運行狀態(tài),混合系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換帶來的誤診和漏診問題等。本文針對復(fù)雜機電系統(tǒng)診斷方法中涉及的系統(tǒng)模型搭建、系統(tǒng)參數(shù)識別、系統(tǒng)在線殘差、混合系統(tǒng)自適應(yīng)診斷閾值、故障可診斷可隔離性等方面做了系統(tǒng)性研究。論文主要研究工作和創(chuàng)新點包括以下幾個方面:以鍵合圖方法為工具為復(fù)雜機電系統(tǒng)建模,對綜合有機械、電氣和液壓的自動控制車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行了建模,分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點和能量傳遞規(guī)律,對模型進行增廣和因果關(guān)系標(biāo)注;在常規(guī)鍵合圖模型的基礎(chǔ)上,將混合系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換的動力學(xué)特性映射于鍵合圖模型中,推導(dǎo)解析冗余關(guān)系,獲得模型方程。提出一種新型的參數(shù)辨識網(wǎng)絡(luò),根據(jù)參數(shù)辨識的特點對BP辨識網(wǎng)絡(luò)進行了改造,以最小二乘法辨識結(jié)果作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的初值,采用變速訓(xùn)練方法對網(wǎng)絡(luò)權(quán)值進行訓(xùn)練。運用模塊化建模思想為車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立模型,并推導(dǎo)模型方程,將最小二乘法初次辨識結(jié)果作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練初值,使用提出的辨識算法辨識模型中六個關(guān)鍵參數(shù),用改進的參數(shù)辨識網(wǎng)絡(luò)進行二次辨識,實驗結(jié)果表明辨識網(wǎng)絡(luò)算法可靠有效。搭建連續(xù)系統(tǒng)診斷模型,從中推導(dǎo)出的解析冗余關(guān)系(ARRs)為一組包含觀測變量的等式,包含有判斷系統(tǒng)運行狀態(tài)的必要信息,對動力學(xué)系統(tǒng)的故障診斷非常有效。本文研究的故障類型為參數(shù)躍變型故障,即針對系統(tǒng)內(nèi)部元器件參數(shù)在較短時間段內(nèi)發(fā)生的參數(shù)躍變,且假定為同時點的單故障源。經(jīng)系統(tǒng)正常運行實驗確定了診斷閾值,在遠(yuǎn)程自動控制車輛上進行了連續(xù)系統(tǒng)故障診斷實驗,試驗中引入三個模擬故障,對故障診斷效果進行了分析,驗證了提出的故障診斷系統(tǒng)和算法的可行性。提出混合系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換自適應(yīng)閾值,依據(jù)混合系統(tǒng)動力學(xué)模型,研究混合系統(tǒng)故障診斷中誤診和漏診問題的產(chǎn)生,及常規(guī)解決方案的不足之處,并提出新的解決方案;根據(jù)對系統(tǒng)參數(shù)不確定性的估計,以及對系統(tǒng)殘差各部分的影響,運用線性分式變換構(gòu)造模式轉(zhuǎn)換自適應(yīng)閾值;建立了GARRs、系統(tǒng)殘差和模式轉(zhuǎn)換自適應(yīng)閾值算法,以及模式轉(zhuǎn)換故障特征矩陣和混合系統(tǒng)故障診斷方案;搭建混合系統(tǒng)仿真電路和鍵合圖診斷模型,對混合系統(tǒng)診斷架構(gòu)進行仿真實驗,分析實驗結(jié)果,初步驗證所提出的模式轉(zhuǎn)換自適應(yīng)閾值的可行性。改造無線遠(yuǎn)程自動控制車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng),使其具有混合系統(tǒng)動力學(xué)特性,作為混合系統(tǒng)故障診斷實驗平臺使用;建立了混合系統(tǒng)的鍵合圖模型,推導(dǎo)GARRs,構(gòu)建模式轉(zhuǎn)換自適應(yīng)閾值并分析MD-FSM,進行混合系統(tǒng)故障可檢測性和可隔離性分析;在混合系統(tǒng)實驗平臺進行實際系統(tǒng)的故障診斷實驗,通過非破壞性方法引入故障,分析在不同模式下的故障診斷性能;驗證了所提出混合系統(tǒng)診斷架構(gòu)在實際系統(tǒng)中的診斷效果。實驗結(jié)果表明,依據(jù)混合系統(tǒng)故障診斷理論分析搭建的診斷系統(tǒng)架構(gòu),在實際系統(tǒng)中的診斷性能與理論分析一致,故障在各模式下的診斷結(jié)果與MD-FSM分析一致,達到了設(shè)計目標(biāo),為復(fù)雜機電系統(tǒng)診斷架構(gòu)的設(shè)計開發(fā)提供了完整的解決方案和成熟的設(shè)計流程。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH17

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 徐長順;王中雙;;基于鍵合圖的系統(tǒng)動力學(xué)理論及分析軟件的發(fā)展及現(xiàn)狀[J];齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報;2008年01期

2 宋爾濤;鍵合圖(下)[J];機械工程;1984年03期

3 黃安貽,容一鳴,孫軍,張仲甫;系統(tǒng)科學(xué)方法與功率鍵合圖[J];武漢汽車工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1998年05期

4 楊文,楊建偉,朱健儒;基于鍵合圖的多個設(shè)計方案的研究[J];太原重型機械學(xué)院學(xué)報;2003年03期

5 王艾倫,鐘掘;模態(tài)分析的一種新方法——鍵合圖法[J];振動工程學(xué)報;2003年04期

6 胡曉林,王仲范,嚴(yán)運兵;多缸發(fā)動機的鍵合圖模型[J];機械科學(xué)與技術(shù);2004年08期

7 許同樂;郝兆喜;;液壓系統(tǒng)仿真中功率鍵合圖的研究[J];煤礦機械;2006年02期

8 王中雙;陸念力;;基于鍵合圖的多體系統(tǒng)耦合動力學(xué)的發(fā)展及現(xiàn)狀[J];中國機械工程;2007年17期

9 黃洪鐘,祖旭,張旭;基于Matlab/Simulink的鍵合圖仿真[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;2003年05期

10 王中雙;陸念力;;鍵合圖理論及應(yīng)用研究若干問題的發(fā)展及現(xiàn)狀[J];機械科學(xué)與技術(shù);2008年01期

相關(guān)會議論文 前8條

1 張雪峰;;鍵合圖法在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用[A];中國土木工程學(xué)會計算機應(yīng)用分會第七屆年會論文集[C];1999年

2 張雪峰;;鍵合圖法在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用[A];中國土木工程學(xué)會計算機應(yīng)用分會第七屆年會土木工程計算機應(yīng)用文集[C];1999年

3 柏艷平;趙銀燕;肖田元;;基于XML的鍵合圖模型交換及重用[A];第十屆中國科協(xié)年會論文集（一）[C];2008年

4 曹東興;檀潤華;牛靜娟;筵麗萍;王金榮;;鍵合圖法在機械產(chǎn)品概念設(shè)計中的應(yīng)用[A];面向制造業(yè)的自動化與信息化技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計的基礎(chǔ)技術(shù)——2001年中國機械工程學(xué)會年會暨第九屆全國特種加工學(xué)術(shù)年會論文集[C];2001年

5 王艾倫;鐘掘;;功率拓?fù)滏I合圖及其在一個復(fù)雜非線性系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];面向21世紀(jì)的科技進步與社會經(jīng)濟發(fā)展（上冊）[C];1999年

6 朱國情;程剛;孫豐瑞;倪何;;基于鍵合圖的除氧裝置建模與仿真[A];2009系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

7 程剛;倪何;孫豐瑞;;某型船用冷凝器鍵合圖建模與仿真研究[A];2009系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

8 楊錫運;徐大平;;鍵合圖在火電廠熱工對象建模中的應(yīng)用[A];第16屆中國過程控制學(xué)術(shù)年會暨第4屆全國故障診斷與安全性學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 黃磊;基于鍵合圖模型的復(fù)雜機電系統(tǒng)故障診斷方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

2 于濤;面向?qū)ο蟮亩囝I(lǐng)域復(fù)雜機電系統(tǒng)鍵合圖建模和仿真的研究[D];機械科學(xué)研究總院;2006年

3 王中雙;基于鍵合圖理論的多體系統(tǒng)耦合動力學(xué)建模方法的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 邱麗麗;天線伺服系統(tǒng)的鍵合圖建模及分析[D];西安電子科技大學(xué);2014年

2 陳茂林;礦用電動輪自卸車交流傳動系統(tǒng)的鍵合圖建模與控制[D];湖南科技大學(xué);2016年

3 勇佳棋;基于鍵合圖的高鐵牽引系統(tǒng)建模與故障診斷[D];南京航空航天大學(xué);2016年

4 韓旺旺;基于鍵合圖的電力電子電路故障診斷研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

5 張遷;基于鍵合圖的模型修正方法研究[D];中南大學(xué);2005年

6 周海寧;功率鍵合圖理論及其在熱工對象上的應(yīng)用研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2006年

7 危淑平;基于鍵合圖法的多領(lǐng)域系統(tǒng)建模與仿真[D];西北師范大學(xué);2012年

8 曹建國;基于向量鍵合圖的平面多體系統(tǒng)建模方法研究[D];齊齊哈爾大學(xué);2012年

9 吳飛林;基于鍵合圖的機電系統(tǒng)建模仿真及其軟件實現(xiàn)[D];寧波大學(xué);2012年

10 張友林;一種基于向量鍵合圖的機構(gòu)動力學(xué)分析方法及在夾持機構(gòu)中的應(yīng)用研究[D];中南大學(xué);2008年

，

本文編號：1619801