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《天津大学》 2010年
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柴油机非稳态振动信号分析与智能故障诊断研究

赵慧敏  
【摘要】:柴油机作为车辆的重要动力总成,对其进行状态监测并提供故障预报具有重大意义。针对常规柴油机故障诊断采用稳态运转时振动信号诊断效果不理想的问题,本文提出了采用柴油机非稳态振动信号进行发动机机械故障诊断的思想。并以康明斯EQ6BT柴油发动机为研究对象,结合科研实际,开展了柴油发动机非稳态振动信号分析和智能故障诊断的研究工作。 在柴油发动机动力学分析和振动机理分析的基础上,设计了重复性、稳定性良好的非稳态振动信号采集装置;从非平稳、非线性和非高斯特征分析的不同角度,提出了对非稳态振动信号分析切实有效的小波分形方法、盲源-双谱方法和EMD-AR谱方法;采用变精度粗糙集实现了故障特征的自动提取和优化选择;采用多源信息、多方法融合的多级融合策略,开发了柴油机机械故障智能诊断模块并嵌入车辆智能诊断仪,实现了单故障和双故障模式下故障部位和故障程度的有效识别。通过论文的研究工作,得出如下主要结论: ①柴油机非稳态振动信号蕴含着丰富的发动机技术状态信息,采用合理技术手段分析非稳态振动信号,可以有效诊断采用稳态信号不易诊断出的故障。 ②采用小波分形方法、盲源-双谱方法和EMD-AR谱方法均能有效提取非稳态振动信号中分析对象的故障特征。在分析双故障模式的非稳态振动信号时,盲源-双谱方法和EMD-AR谱方法较小波分形方法更具优势。 ③盲源-双谱方法利用非线性PCA算法分离出非稳态振动信号主分量,其双谱分析结果的故障特征比单纯的双谱分析结果更加明显。 ④EMD-AR谱方法充分发挥了HHT方法处理非平稳、非线性信号具有的显著优势,并克服了由加窗效应带来解调信号两端出现较大误差的问题,得到的谱图平滑、清晰,在很宽频带范围均能有效识别故障,表现出良好的稳定性。 ⑤变精度粗糙集允许一定程度的错误分类率存在,提高了抗干扰能力,表现出比经典粗糙集更强的鲁棒性,得到稳定的特征频率面和故障特征。 ⑥采用支持向量机特征级融合和D-S理论决策级融合的两级融合诊断模型,综合了多源信息和多信号处理方法的优势,较好地解决了单个SVM诊断精度不高、泛化能力相对较弱的问题,显著地提高了故障诊断的精确性和稳定性。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U472.43

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈祥龙;胡春艳;梅检民;肖云魁;贾继光;;基于非线性小波变换和经验模式分解的轴承故障特征提取[J];军事交通学院学报;2011年11期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王晋;基于粒子滤波信号处理的柴油机故障诊断[D];中北大学;2012年
【参考文献】
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4 杨露;沈怀荣;;希尔伯特-黄变换与小波变换在故障特征提取中的对比研究[J];兵工学报;2009年05期
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 陈岳良;分形在齿轮箱故障诊断中的应用[D];中北大学;2005年
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【共引文献】
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7 徐文婷;李承鹏;;基于自适应遗传算法的离散化方法[J];合肥师范学院学报;2011年03期
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10 程家兴,钱付兰;粗糙集方法在基于属性分类中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨为民;李龙澍;;基于GIT的信息融合在农业信息中的应用[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
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3 曾宪伟;方洋旺;伍友利;王洪强;刘加丛;;一种新的最优制导律[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于核偏最小二乘的简约最小二乘支持向量机及其应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 ;Fuzziness in Covering Generalized Rough Sets[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 刘志斌;金连文;;候选字静态生成技术及其在两级LDA汉字识别中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 刘磊;王永骥;;基于单目视觉的机器人动态目标识别与跟踪[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 高媛;张鹏;贾文静;邓自立;;自校正分量解耦信息融合Kalman平滑器[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 马小平;汪永东;樊阳;;模糊证据理论的深入研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵莹;半监督支持向量机学习算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孟凡彬;基于随机集理论的多目标跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 母丽华;煤矿安全预警系统的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 汤春瑞;水下目标声图像多分辨率分析及识别研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
3 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
4 年军艳;普适计算下的上下文感知计算若干关键技术研究[D];安徽工程大学;2010年
5 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
6 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
7 江民俊;弹上遥测系统若干关键智能传感器信息测量及融合研究[D];南昌航空大学;2010年
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9 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
10 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谭季秋;鄂加强;刘云卿;龚金科;;含噪声车用柴油机振动信号混沌识别[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年06期
2 曲晓慧;郑利庆;安钢;;基于粗糙集理论的机械状态监测与故障诊断[J];测试技术学报;2009年02期
3 蔡雨亮;崔勇;常汉宝;;奇异值分解与小波分析在柴油机振动信号降噪中的应用[J];柴油机;2006年04期
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6 廖红云;赵懿冠;骆诗定;姜拓;苏欣平;肖云魁;刘斌;;基于循环谱分析的汽车变速器轴承故障诊断[J];军事交通学院学报;2011年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 孙颖楷;内燃机智能故障诊断系统的研究及应用[D];重庆大学;2001年
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1 彭恒义;基于振动分析的内燃机故障诊断研究[D];华中科技大学;2004年
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【二级引证文献】
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1 徐继刚;滚动轴承振动信号处理与故障辨识方法研究[D];兰州理工大学;2012年
【二级参考文献】
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1 盖强;局域波时频分析方法的理论研究与应用[D];大连理工大学;2001年
2 张海勇;基于局域波法的非平稳随机信号分析中若干问题的研究[D];大连理工大学;2001年
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4 李玉榕;信息融合与智能处理的研究[D];浙江大学;2001年
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1 李辉;滚动轴承和齿轮振动信号分析与故障诊断方法[D];西北工业大学;2001年
2 彭备战;信息融合技术在设备故障诊断中的应用研究[D];广东工业大学;2002年
3 钟建军;基于分形理论的旋转机械故障诊断的应用研究[D];沈阳工业大学;2002年
4 周春健;基于小波变换的旋转机械故障诊断[D];南京航空航天大学;2004年
5 张琳;机械故障诊断中神经网络与D-S推理的信息融合技术研究[D];燕山大学;2003年
6 张远;基于信息融合技术的故障诊断模型和方法研究[D];中南大学;2003年
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8 李继军;小波分析及其在信号、图像降噪中的应用研究[D];西安电子科技大学;2006年
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【相似文献】
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7 朱红国;蒋习军;王志伟;郑银生;;重型柴油机NOx排放测量不确定度评定[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
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9 杨杰;;面对环保与能源的双重压力内燃机企业发展应对——柴油机的技术发展[A];第二届(2002年度)中国农机论坛文集[C];2002年
10 陈群;强鸿;赵慧超;;CA498柴油机冷却水套的CFD分析[A];2006年APC联合学术年会论文集[C];2006年
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1 本报记者 袁木;玉柴投建亚洲最大柴油机铸件基地[N];机电商报;2008年
2 杜兴民 张康峰;陕柴重工9L21/31柴油机研制成功[N];中国工业报;2006年
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5 李凤菊 本报记者 刘庆斌;柴油机市场打出新“牌”[N];经济日报.农村版;2006年
6 李凤发;三一重工欲“联姻”湖南建湘[N];经理日报;2007年
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10 本报记者 韩朴;达标柴油机政策应再细一些[N];中国汽车报;2003年
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1 赵慧敏;柴油机非稳态振动信号分析与智能故障诊断研究[D];天津大学;2010年
2 吕蓬;旋转机械故障模式识别方法研究[D];华北电力大学(北京);2010年
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5 常汉宝;舰用大功率柴油机低负荷性能研究[D];华中科技大学;2004年
6 王淑琴;机器学习方法及其在生物信息学领域中的应用[D];吉林大学;2009年
7 朱昌吉;车用柴油机电控EGR系统设计及性能研究[D];吉林大学;2005年
8 杨德胜;基于分散低温预混合燃烧概念的柴油机TR燃烧系统的研究[D];大连理工大学;2006年
9 黎文航;基于变精度粗糙集理论的焊接动态过程知识建模方法研究[D];上海交通大学;2007年
10 屠晓;英文地址图像识别与翻译研究[D];华东师范大学;2011年
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1 张先韬;序信息系统中基于变精度粗糙集的知识发现[D];重庆理工大学;2012年
2 颜文娟;基于变精度粗糙集的决策树分类算法研究[D];大连海事大学;2011年
3 伊丽莉;基于变精度粗糙集的约简算法研究与应用[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 吕强;基于变精度粗糙集的约简算法研究与应用[D];辽宁工程技术大学;2011年
5 段峰;柴油/甲醇组合燃烧方式在增压柴油机上的应用研究[D];天津大学;2004年
6 王致钊;柴油机气门失效分析及改进策略[D];天津大学;2005年
7 马福军;在柴油机上燃用乙醇柴油的实验研究[D];大连理工大学;2002年
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9 伞宝钢;柴油机性能测试分析微机系统的设计与研究[D];大连海事大学;2003年
10 易际明;面向装配的柴油机整机数字化建模及其仿真[D];湖南大学;2003年
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