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《中国科学技术大学》 2009年
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基于不确定性理论的机械故障智能诊断方法研究

杨昌昊  
【摘要】: 机械故障诊断是指应用测试分析手段和诊断理论,对机械设备运行中所出现的故障机理、原因、部位和程度进行识别和诊断,并根据诊断结论,进一步确定机械设备的维修方案或预防措施。机械故障诊断以状态识别为基础,从机械设备的异常状态出发,实现故障定位、定性及定因.但是在一般情况下,由于系统结构、运行过程以及外界环境的复杂性,机械设备的故障征兆与故障原因之间并不是简单的——映射关系,它们之间存在着复杂的一对多和(或)多对一关系,同时在诊断过程中还存在着许多随机的、模糊的、不确定的因素,从而导致在机械故障诊断过程中存在着大量的不确定性问题。 传统的机械故障诊断方法如系统可靠性框图、故障树分析法等,难以解决机械故障诊断中的不确定性问题。而近年来快速发展的不确定性理论与方法,对于解决机械故障诊断中的不确定性问题具有很大的优势,并成为机械故障诊断领域中一个重要的研究方向。 本文以国家自然科学基金“复杂工程系统故障预测与维护理论及关键技术研究”和国家863计划先进制造技术领域“十一五”重点项目“行业大型装备MRO支持系统”为背景,针对机械设备故障诊断过程中的不确定性问题,运用贝叶斯网络和证据理论,提出了一种新的故障诊断方案及相应的实现方法,并以转子系统为例进行了实验验证。本文的主要研究内容和创新性工作有: 1)针对机械故障诊断中的不确定性问题,分析了故障诊断过程中不确定性的来源,提出了基于不确定性理论的会诊诊断解决方案.该方案利用专家的先验经验数据和(或)传感器数据建立相应的不确定性模型,并通过故障概率推理和多源故障诊断知识的集结实现快速、准确的机械故障诊断。 2)为了解决机械故障诊断中的不确定性建模问题,提出了基于故障贝叶斯网络的不确定性建模方法。该方法通过建立故障树模型与故障贝叶斯网络模型之间的映射关系,实现了由故障树模型向故障贝叶斯网络模型的转化;针对故障树模型缺失的情况,提出了基于蚁群优化算法的结构学习方法,实现了由传感器数据构造故障贝叶斯网络模型。 3)为了解决复杂机械系统故障推理中的NP难题问题,提出了基于联结树算法的故障概率推理方法。该方法包括贝叶斯网络结构转变、信念初始化、信念传递与吸收以及故障概率的计算等,其主要优点在于采用局部计算降低了故障概率推理的复杂度。 4)提出了基于D-S证据理论的会诊诊断融合模型。该模型通过故障诊断实例与故障贝叶斯网络模型之间的贴合度分析,解决了多源故障诊断知识的融合悖论问题,实现了多个故障贝叶斯网络模型的诊断知识集结。 5)以转子系统的故障诊断为例,分析了转子系统故障诊断过程中存在的不确定性问题,建立了转子系统的故障贝叶斯网络模型,并通过故障概率推理获得了可信的故障诊断结论。实验表明,上述方法切实可行。 论文围绕机械故障诊断过程中的若干核心理论与技术问题进行研究,在智能故障诊断方法方面获得一些创新性的研究成果,为机械设备故障诊断提供了一种新的方法与工具。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TH17

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前8条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 王中锋;树型贝叶斯网络分类器鉴别式训练研究[D];北京交通大学;2011年
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6 张建华;适用于连续域多变量耦合问题的分布估计算法研究[D];兰州理工大学;2010年
7 陈湘;基于基集和概念格的数据挖掘方法研究[D];电子科技大学;2011年
8 刘新全;城市群卫星城市区驾驶者出行行为研究[D];西南交通大学;2011年
9 缑葵香;基于贝叶斯理论的基因调控网络建模研究[D];天津大学;2010年
10 赵楠;基于机器学习的供应链绩效智能分析方法研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑伟;MDL算法用于时间梯度设计试验猪骨骼肌基因调控网络分析上的研究[D];华中农业大学;2010年
2 裴喆;防空导弹脱靶量测量方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 罗嘉;一类基因调控网络的定性分析[D];武汉科技大学;2010年
4 李英伟;基于增量改进贝叶斯领域问句分类研究[D];昆明理工大学;2009年
5 王辉;计及分布式电源的配电系统可靠性评估[D];河北农业大学;2011年
6 高晓利;基于贪婪搜索的贝叶斯网络结构学习算法[D];西安电子科技大学;2011年
7 李冰寒;基于蚁群优化的贝叶斯网结构学习算法[D];西安电子科技大学;2011年
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9 吴倩;Logistic回归与贝叶斯网络在上市公司财务预警中的应用研究[D];吉林大学;2011年
10 刘鹏飞;电信客户忠诚度预测模型研究和系统实现[D];吉林大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张超;马存宝;宋东;许家栋;;基于粗糙决策树模型的复杂设备智能故障诊断[J];兵工学报;2008年09期
2 韩军,熊璋,龚声蓉,孙文彦;基于运动对象自动检测和查询的监控系统[J];北京航空航天大学学报;2001年04期
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6 李华雄;刘盾;周献中;;决策粗糙集模型研究综述[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2010年05期
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10 杨杰;郑海起;刘晓平;王彦刚;;多尺度柔性形态滤波在轴承故障诊断中的应用[J];轴承;2011年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
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4 梁伟光;基于证据理论的在轨航天器故障诊断方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
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7 侯俊剑;基于声像模式识别的故障诊断机理研究[D];上海交通大学;2011年
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10 李坚;不确定性问题初探[D];中国社会科学院研究生院;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡尚辉;范例推理在智能车辆监控数据处理系统中的应用[D];河北科技大学;2011年
2 田静宜;基于粗糙集和神经网络的柴油机故障诊断研究[D];中北大学;2011年
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5 刘冬;基于振动信号处理的旋转机械故障诊断[D];上海交通大学;2010年
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7 赵明;基于案例推理的机车故障诊断专家系统研究[D];中南大学;2004年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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1 王灿明;;不确定理论在机械产品设计维修中的应用[A];第十一届中国不确定系统年会、第十五届中国青年信息与管理学者大会论文集[C];2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王晓云;基于支持向量机的优化在图像分类中的应用研究[D];上海交通大学;2013年
2 杨铎;白车身焊装过程实时监控与故障诊断系统及其关键技术研究[D];合肥工业大学;2013年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 曹红艳通讯员 刘海洋;中央军委给汪玉记一等功大会举行[N];经济日报;2007年
2 刘海洋记者 于莘明;中央军委给汪玉记一等功庆功大会举行[N];科技日报;2007年
3 卢敬叁 杨蕾;我国振动计量达到国际先进水平[N];中国质量报;2006年
4 记者  邓其锋;吴群力 用声学技术展示国人魅力[N];丽水日报;2006年
5 林黎民;屈梁生:机械故障不停机快速诊断[N];科技日报;2004年
6 文华 林黎民;传统产业插上了现代翅膀[N];科技日报;2004年
7 钟佳 任重;搏浪击水竞风流[N];中国航空报;2004年
8 王晔 任培林 本报记者 张金玉;让战鹰飞得更高更远[N];解放军报;2004年
9 胡佩生 陈策 李丽辉;湘钢实现高线精轧机远程监控及诊断[N];中国冶金报;2003年
10 山谷;构建远程监测平台 陕鼓推动服务战略转型[N];中国工业报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈向民;基于形态分量分析和线调频小波路径追踪的机械故障诊断方法研究[D];湖南大学;2013年
2 冯秀芳;无线传感器网络数据融合技术的研究及在机械故障诊断中的应用[D];太原理工大学;2009年
3 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
4 魏立东;基于智能控制的回转压缩机械故障诊断与研究[D];大连理工大学;2006年
5 孟庆丰;信号特征提取方法与应用研究[D];西安电子科技大学;2006年
6 史丽晨;基于故障机理分析的往复式活塞隔膜泵状态监测与故障诊断技术的研究[D];西安建筑科技大学;2009年
7 任全民;非平稳信号特征提取方法在超高压压缩机故障诊断中的应用研究[D];大连理工大学;2006年
8 沈路;数学形态学在机械故障诊断中的应用研究[D];浙江大学;2010年
9 王正英;面向设备管理的机电设备状态监测与故障诊断技术研究[D];天津大学;2007年
10 程发斌;面向机械故障特征提取的混合时频分析方法研究[D];重庆大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张锐;基于人工神经网络理论的机械故障诊断技术研究[D];东北林业大学;2001年
2 尹焕;基于ISOMAP的机械故障诊断方法研究与应用[D];华南理工大学;2012年
3 孙君;乳化液泵站机械故障诊断研究[D];山东科技大学;2011年
4 任昭晶;基于局域均值分解的机械故障诊断研究[D];太原科技大学;2014年
5 韦家增;故障树分析和模糊理论在机械故障诊断中的应用研究[D];合肥工业大学;2002年
6 吴雪明;基于自适应线调频基原子分解方法的机械故障诊断研究[D];湖南大学;2011年
7 张晓亮;EMD方法在机械故障诊断中的应用[D];中国海洋大学;2003年
8 刘卫兵;基于局域均值分解的机械故障诊断方法研究[D];郑州大学;2010年
9 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
10 樊春玲;低频振动下机械故障诊断技术的研究[D];燕山大学;2001年
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