基于模糊模式识别的柴油机故障诊断系统

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1、山东大学硕士论文摘要柴油机是许多设备如机动车辆、机动工程设备、农机、轮船和军事装备的心脏，因此保证其良好的工作状态对维护其整体工作效率是至关重要的。目前柴油机故障诊断多利用台架试验法，此方法耗时长，台架结构庞大，造价高，难以在应用部门推广。状态监测和故障诊断(CMFD)是使柴油机保持良好工作状态的一种很有效的措施，有重要的工业实用意义，因此已经成为近年来国内外状态检测与故障诊断领域研究的热点方向。但是此类复杂机械的非稳态多源激励特性、时变传递路径特性以及复杂运行机理等影响丽相互关联变化的非平稳振声等动态信号反映形式，使得这一研究方向具有相当的难度。柴

2、油机瞬时转速波动的规律性为分析和推断某些运行参数提供了丰富的信息。瞬时转速波动与各缸发火做功过程是一一对应的，它综合反映了气缸的工作状态和工作质量。本文对瞬时转速波动的原理做了详细的分析与介绍，并用齿轮一磁电式传感器测得瞬时转速数据，从理论上分析了误差产生的原因，在实际应用中提出了减小误差的方法。数据经滤波处理后，恢复出转速波动图形和直方图，利用瞬时转速相对误差的诊断方法，判断各缸的工作均匀性。基于瞬时转速波形分析的柴油机故障诊断方法具有计算量小、通用性较好的优点。由喷油泵和喷油器组成的燃油喷射系统是柴油机的重要组成部分，该系统的工作状况直接影响柴油

3、机的燃烧过程，决定柴油机的性能。而柴油机的故障主要集中在喷油系统中，因此本文提出了一种基于模糊模式识别的故障诊断方法，利用夹持式传感器检测出反映柴油机喷油系统信息量最多的信号——燃油压力信号，经下位单片机系统进行信号处理后，由RS232传给上位机，恢复出燃油压力波形，借助波形幅度、开启幅度、上升沿宽度、波形宽度、关闭幅度、余波宽度等特征参数来描述波形；最后利用模糊模式识别的方法把信号进行归类，从而判断出设备目前的工作状态，必要时给出相应的维修建议。本系统上位机采用PC机，利用高级语言VB6．0编程，显示出相应的表格、图形和渗断结果，计算快速准确，人机

4、操作界面友好。下位机部分为89C52单片机系统，上位机与下位机之间用RS232串口通讯方式。本系统对于柴油机的动态性能检测具有较高的实用价值和推广价值，其特点和创新之处在于：(1)采用固态采集方式。可实时采集及处理现场柴油机的参数，并通过j儿山东大学硕士论文PC机可直观的判断故障。在现场不具备Pc机的情况下，也可以回到实验室集中处理。(2)采用在役柴油机的原位不解体检测技术进行故障诊断，与当前采用的台架试验法相比，便于使用者及时、有效的掌握柴油机技术状态，操作简单，延长柴油机的使用寿命。(3)使用Hanning窗对采集的瞬时转速信号进行滤波，用波形分

5、析的方法，对各缸工作均匀性进行分析和故障诊断。实验证明，这是一种计算量小、诊断效果良好的处理方法。(4)利用模糊模式识别方法，对柴油机燃油系故障进行诊断，其具有诊断准确性高，故障库易于扩展，运算简单，易于使用高级语言实现的特点。关键词：柴油机故障诊断模糊模式识别瞬时转速燃油系统V山东大学硕士论文AbstractThedieselengineistheheartofalotofmachinerysuchaspower、transportation、shipping、petrochemistryetc．．Soitisimportanttoensureit

6、sgoodworkingstateandmaintainitswholeworkefficiency．Theconditionmonitoringandfaultdiagnosisistheeffectualmeasuretoassurethedieselengineinwellstation，ithasanimportantsignificanceintheindustry,andthereforeithasbecomethehotspotintheconditionmonitoringandfaultdiagnosisrecently．Butth

7、eunstablemulti—sourcesexcitingcharacteristics，time-varyingtransferbehaviorandmutuallyrelated-varyingnon—stationaryvibra—acousticalresponsemodulatedbythemachine’Scomplexworkingmechanismmakesthisdirectionfacingmanychallengingproblemstobesolved．Theregularityofdieselenginetransient

8、speedfluctuationofferalotofinformationforanalyzingrun—