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《西安建筑科技大学》 2018年
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基于电功率图形的液压系统状态监测平台开发

郭西惠  
【摘要】:本研究得到国家自然科学基金项目“基于电功率图形分析的机电液系统耦合特性及故障演化机理研究”(51275375)的资助。液压系统以其功率密度大、无级调速、易于远程操控等特点被广泛应用于工程机械、航空航天等众多领域。伴随着科技的进步,液压设备功能要求高、结构复杂、信息交互也随之复杂,其服役期间的安全性、可靠性与稳定性问题备受关注,开展设备的状态监测具有重要意义。液压系统集机、电、液于一体,对液压系统的运行状态监测不能只局限于机械、流体参数,更应该从系统层面上探索新的状态监测方法。在电动机转子的耦合作用下,系统的运行状态信息会逆向反映在三相电信号中,电压、电流信号相较于压力、流量、振动等监测信号,更容易获取且更为敏感,成为研究系统运行状态的新载体。本文采用电功率图形的状态监测方法,完成了液压系统状态监测平台的开发。首先,建立液压系统的多能域全局耦合动力学模型。对电动机-泵-马达进行动力学建模,从功率流角度对系统的能耗进行分析,结果表明,电动机的输入功率与负载功率存在相关性,为功率作为新型信息源的系统状态监测提供了理论依据。其次,采用电压、电流信号融合电功率图形的状态监测技术。根据电压、电流信号同频的原理,选择应用李萨如图方法进行电功率图形的融合。推导了电压、电流信号融合电功率李萨如图的数学方法,分析了电功率参量与电功率李萨如图特征量之间的函数关系,并将电功率参量融合成功率圆图形,通过电功率李萨如图和功率圆图形对系统的运行状态及负载工况进行监测。接着,开发了基于电功率图形的液压系统状态监测平台。从硬件选用和软件设计两个方面对监测平台进行开发。硬件上通过信号采集路线对信号采集设备进行选型;软件上选择LabVIEW作为软件开发平台,对状态监测的各个模块进行程序和界面的设计,形成了涵盖信号采集、信号处理、在线监测、离线处理等四大功能的液压系统状态监测平台。最后,为验证基于电功率图形监测方法的可行性,在电动机拖动液压系统实验台上进行状态监测实验。分别对液压系统恒载工况、斜坡加、减载工况以及阶跃加、减载工况运行时的状态进行在线/离线监测。结果显示:各负载工况下,基于电功率图形方法的状态监测结果可行有效。电功率图形化方法为液压系统运行状态监测研究提供了新途径,也为进一步开展设备故障诊断、节能控制提供了新思路。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TH137

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【参考文献】
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