本文關(guān)鍵詞：基于魯棒自適應(yīng)觀測器的DK-2制動機(jī)故障診斷

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【摘要】：摘要：DK-2制動機(jī)是我國自主研制的新一代電控空氣制動機(jī),已廣泛應(yīng)用于神華、朔黃等貨運(yùn)專線的萬噸重載組合列車,是列車制動系統(tǒng)的核心控制設(shè)備。DK-2制動機(jī)的安全可靠運(yùn)行及精確故障診斷,是當(dāng)前的研究熱點問題。本文建立了DK-2制動機(jī)的系統(tǒng)功能模型,采用基于魯棒自適應(yīng)觀測器的診斷技術(shù),能克服系統(tǒng)干擾和模型不確定性的影響,實現(xiàn)制動機(jī)故障的精確檢測和隔離。主要工作如下： 首先,在研究DK-2制動機(jī)氣路結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上,分析其工作模式的階段動態(tài)變化、疊加運(yùn)行特性及系統(tǒng)功能的設(shè)計特點,通過對制動機(jī)的故障分類、故障特點以及診斷難點進(jìn)行分析,針對其模型不確定性及系統(tǒng)擾動對診斷精度的要求,提出一種基于魯棒自適應(yīng)觀測器的故障診斷方案。 其次,針對制動機(jī)內(nèi)部部件繁多且工作狀態(tài)復(fù)雜多變、實際運(yùn)行工況下多種工作模式交互并動態(tài)地變化等特點造成的建模難題,基于流量方程、絕熱過程方程以及理想氣體狀態(tài)方程建立受控閥、中繼閥、高速電磁閥等基礎(chǔ)氣動模塊的數(shù)學(xué)模型；在此基礎(chǔ)上,根據(jù)DK-2制動機(jī)的氣路結(jié)構(gòu)和模塊間耦合關(guān)系,使用機(jī)理分析方法推導(dǎo)制動機(jī)的自動制動和單獨(dú)制動功能數(shù)學(xué)模型,并通過模型仿真和實際試驗數(shù)據(jù)對比驗證系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確性。 再次,在建立系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上,針對DK-2制動機(jī)長期運(yùn)轉(zhuǎn)于沖擊頻繁、振動劇烈的惡劣環(huán)境,容易受外部干擾和模型不確定性影響的特點,設(shè)計魯棒自適應(yīng)診斷觀測器,利用特殊坐標(biāo)基(SCB)變換產(chǎn)生魯棒殘差,對外部干擾進(jìn)行解耦,并根據(jù)模型不確定性變化特點設(shè)計時變的自適應(yīng)閾值,實現(xiàn)制動機(jī)故障的準(zhǔn)確檢測,在保證故障檢測概率的同時有效降低了干擾環(huán)境下的誤診率；對每個狀態(tài)變量構(gòu)建獨(dú)立的殘差,與自適應(yīng)閾值相比較,得到每個狀態(tài)變量的布爾向量值,進(jìn)一步對照故障特征表實現(xiàn)制動機(jī)故障的有效隔離,并通過Matlab仿真驗證了所提方法的有效性。 最后,根據(jù)診斷系統(tǒng)總體框架,采用分層組件化的結(jié)構(gòu)給出了DK-2制動機(jī)故障診斷系統(tǒng)的軟硬件實現(xiàn),實現(xiàn)的系統(tǒng)已試用于安裝在神華新型八軸電力機(jī)車上的DK-2制動機(jī)。列車在途運(yùn)行的實際診斷結(jié)果驗證了所研制診斷系統(tǒng)的實用性。圖51幅,表13個,參考文獻(xiàn)87篇
【關(guān)鍵詞】：DK-2制動機(jī) 數(shù)學(xué)模型 故障診斷 魯棒自適應(yīng)觀測器
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH165.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 故障診斷技術(shù)13-15
• 1.2.2 制動機(jī)故障診斷技術(shù)15-17
• 1.2.3 基于自適應(yīng)觀測器的故障診斷技術(shù)17-18
• 1.3 研究內(nèi)容18-19
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)19-21
• 2 DK-2制動機(jī)故障診斷方案21-34
• 2.1 DK-2制動機(jī)工作原理21-28
• 2.1.1 DK-2制動機(jī)組成結(jié)構(gòu)及制動原理分析21-25
• 2.1.2 DK-2制動機(jī)工作模式25-26
• 2.1.3 DK-2制動機(jī)系統(tǒng)功能26-28
• 2.2 DK-2制動機(jī)故障分析及診斷方法28-32
• 2.2.1 電氣故障及診斷方法28-29
• 2.2.2 傳感器故障及診斷方法29-30
• 2.2.3 氣路故障及診斷方法30-32
• 2.3 DK-2制動機(jī)故障診斷方案32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 3 DK-2制動機(jī)的系統(tǒng)功能數(shù)學(xué)模型34-53
• 3.1 氣動部件的數(shù)學(xué)模型34-39
• 3.1.1 流體連續(xù)性方程的應(yīng)用模型34-36
• 3.1.2 受控閥數(shù)學(xué)模型36-37
• 3.1.3 中繼閥數(shù)學(xué)模型37-38
• 3.1.4 高速電磁閥的PWM控制數(shù)學(xué)模型38-39
• 3.2 基本部件數(shù)學(xué)模型處理39-40
• 3.3 自動制動功能數(shù)學(xué)模型40-46
• 3.3.1 數(shù)學(xué)模型建立41-45
• 3.3.2 仿真驗證45-46
• 3.4 單獨(dú)制動功能數(shù)學(xué)模型46-51
• 3.4.1 數(shù)學(xué)模型建立47-50
• 3.4.2 仿真驗證50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 4 基于魯棒自適應(yīng)觀測器的DK-2制動機(jī)故障診斷53-73
• 4.1 基于魯棒自適應(yīng)觀測器的氣動模塊故障診斷方案53-56
• 4.1.1 基于傳統(tǒng)自適應(yīng)觀測器的故障診斷54-55
• 4.1.2 基于魯棒自適應(yīng)觀測器的故障診斷55-56
• 4.2 魯棒自適應(yīng)觀測器的設(shè)計56-61
• 4.2.1 魯棒故障診斷觀測器設(shè)計57-58
• 4.2.2 基于SCB變換的魯棒殘差產(chǎn)生58-59
• 4.2.3 自適應(yīng)閾值設(shè)計59-61
• 4.3 魯棒自適應(yīng)觀測器的故障檢測與隔離61-65
• 4.3.1 魯棒自適應(yīng)觀測器求解61-62
• 4.3.2 制動機(jī)故障隔離62-65
• 4.4 仿真與分析65-72
• 4.4.1 制動機(jī)故障檢測與隔離算法離散化65-66
• 4.4.2 制動機(jī)自動制動功能故障診斷仿真驗證66-69
• 4.4.3 制動機(jī)單獨(dú)制動功能故障診斷仿真驗證69-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 5 DK-2制動機(jī)故障診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)73-87
• 5.1 診斷系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)73-74
• 5.1.1 診斷系統(tǒng)的功能特點73
• 5.1.2 診斷系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)73-74
• 5.2 診斷系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)74-78
• 5.2.1 CPU模塊75
• 5.2.2 通信模塊75-77
• 5.2.3 數(shù)據(jù)記錄模塊77-78
• 5.3 診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)78-81
• 5.3.1 診斷系統(tǒng)軟件框架78-80
• 5.3.2 診斷軟件實現(xiàn)80-81
• 5.4 實例分析81-86
• 5.4.1 實驗過程82-83
• 5.4.2 實驗結(jié)果83-86
• 5.5 本章小結(jié)86-87
• 6 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 總結(jié)87-88
• 6.2 展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-95
• 附錄1 圖索引95-97
• 附錄2 表索引97-98
• 附錄3 DK-2制動機(jī)自動制動部分列車管壓力實測數(shù)據(jù)98-99
• 附錄4 DK-2制動機(jī)自動制動部分均衡風(fēng)缸壓力實測數(shù)據(jù)99-100
• 附錄5 DK-2制動機(jī)單獨(dú)制動部分制動缸壓力實測數(shù)據(jù)100-101
• 附錄6 DK-2制動機(jī)部分總風(fēng)壓力實測數(shù)據(jù)101-102
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果目錄102-103
• 致謝103

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：633664