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《武汉理工大学》 2005年
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磁力轴承故障诊断的相关理论与实验研究

库少平  
【摘要】:磁力轴承是集机械、电子、控制、计算机、传感、材料等多学科技术为 一体的复杂的机电一体化系统,目前国内外关于磁力轴承的研究工作主要集 中在结构与控制系统设计方面,很少关于磁力轴承故障诊断的报道。本文在 综合分析国内外磁力轴承及其故障诊断发展状况的基础上,重点对磁力轴承 故障诊断中的基本理论和关键技术与相关问题进行了深入的研究和探讨,在 如下几方面取得创新性进展: 通过对磁力轴承多传感器数据融合处理的研究,建立了磁力轴承多传感 器数据模型,提出了采用方差分析和极差分析方法进行磁力轴承多传感器数 据均值检验,通过检验结果可以知道各个数据通道采集的数据均值是否发生 变化。提出了将最大方差检验法应用于磁力轴承多传感器数据方差检验,从 而判断传感器采集的数据方差是否相等。指明了同一自由度上两个传感器的 数据融合处理方法,并指明了磁力轴承单个传感器数据的测试分析方法,还 分析了统计检验中显著性水平的选取原则。所提出的数据融合处理方法能用 于磁力轴承工作状态监控、故障诊断等。 通过对磁力轴承多传感器基于多值逻辑的故障诊断的研究,提出了基于 序列变量的多值逻辑代数理论,将该理论应用于磁力轴承传感器故障诊断, 根据磁力轴承的工作状态能推理出传感器的状态,提出并证明了推理过程中 需要用到的几个定理,详细论述了多传感器状态推理过程,并用程序实现了 推理过程。 通过对磁力轴承控制系统故障诊断的研究,建立了磁力轴承控制系统的 数学模型,同时对控制系统性能以及电路延迟和噪声干扰两种典型故障根源 进行了仿真研究,结果表明:电路延迟引起转子作高频振动,因此要尽量减 少电路的延迟时间,同时可以通过调整控制系统的PID参数降低延迟对系统 的不利影响,结果还表明随机噪声干扰对控制系统的影响不很明显。通过对 数据采集与处理通道故障诊断的研究,提出了实用的诊断测试技术。通过对 控制电路系统故障诊断的研究,对组合逻辑电路的多种故障现象以及时序逻 辑电路给出了对应的测试与诊断方法,并提出了控制系统对转子中心位置的 搜索方法。 通过对磁力轴承控制系统基于故障诊断的实时任务调度算法的研究,提 出了一个考虑可靠性与故障诊断的任务调度算法,该算法吸收了经典的速率
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