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

【摘要】：復雜機電系統(tǒng)由結構形式各異的多能量領域子系統(tǒng)耦合而成,針對復雜機電系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷是工程領域的研究重點�；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,其是保持復雜機電系統(tǒng)持續(xù)高穩(wěn)定性運轉的優(yōu)選方案之一。構建針對復雜機電系統(tǒng)的基于模型診斷方案的難點在于,系統(tǒng)結構的復雜性使模型建立比較困難,多能量領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)模式轉換帶來的誤診和漏診問題等。本文針對復雜機電系統(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向系統(tǒng)進行了建模,分析系統(tǒng)結構特點和能量傳遞規(guī)律,對模型進行增廣和因果關系標注;在常規(guī)鍵合圖模型的基礎上,將混合系統(tǒng)模式轉換的動力學特性映射于鍵合圖模型中,推導解析冗余關系,獲得模型方程。提出一種新型的參數(shù)辨識網(wǎng)絡,根據(jù)參數(shù)辨識的特點對BP辨識網(wǎng)絡進行了改造,以最小二乘法辨識結果作為網(wǎng)絡訓練的初值,采用變速訓練方法對網(wǎng)絡權值進行訓練。運用模塊化建模思想為車輛轉向系統(tǒng)建立模型,并推導模型方程,將最小二乘法初次辨識結果作為網(wǎng)絡訓練初值,使用提出的辨識算法辨識模型中六個關鍵參數(shù),用改進的參數(shù)辨識網(wǎng)絡進行二次辨識,實驗結果表明辨識網(wǎng)絡算法可靠有效。搭建連續(xù)系統(tǒng)診斷模型,從中推導出的解析冗余關系(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)內部元器件參數(shù)在較短時間段內發(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)模式轉換自適應閾值,依據(jù)混合系統(tǒng)動力學模型,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造模式轉換自適應閾值;建立了GARRs、系統(tǒng)殘差和模式轉換自適應閾值算法,以及模式轉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)診斷架構進行仿真實驗,分析實驗結果,初步驗證所提出的模式轉換自適應閾值的可行性。改造無線遠程自動控制車輛轉向系統(tǒng),使其具有混合系統(tǒng)動力學特性,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GARRs,構建模式轉換自適應閾值并分析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)診斷架構在實際系統(tǒng)中的診斷效果。實驗結果表明,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,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果與MD-FSM分析一致,達到了設計目標,為復雜機電系統(tǒng)診斷架構的設計開發(fā)提供了完整的解決方案和成熟的設計流程。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH17

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本文編號：1619801