共振解调在机车走行部故障诊断上的应用研究

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1、万方数据国内图书分类号：杪≯LCI国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓专二零一五年三月一苓一丑平二月万方数据ClassifiedIndex：U形cIU．D．C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisREASEARCHANDAPPLICATl0NOFR～UITDIAGNOSISONTHERI删INGGEARI之ESONANCEDEMODULATIONINLOCOMOTIVEGrade：2012Candidate：ZhangShaoxuanAca

2、demicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricEngineeringSupervisor：Vice-Prof．WangYusongMarch，2015万方数据西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇

3、编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；／2。不保密∥使用本授权书。(请在以上方框内打“巾)学位论文作者签名：劲乞却身白指导老师签名：莎彳，h’日期：_2D』f．乒J参日期：7可【cr亭·’1万方数据西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．本文主要以机车走行部振动信号的分析方法作为切入点。首先从机车走行部的常见故障产生机理入手，分别对时频分析方法、小波分析方法、希尔伯特．黄变换法在振动信号分析方面的应用进行研究比较，确立了用时域提取、频域处

4、理的方式来完成对机车走行部振动信号的分析处理。2．针对共振解调信号的特点以及对机车走行部振动信号检测的实时性要求，首先对检测设备主要应用芯片进行了选型，其次完成了FPGA最小系统电路、接口电路、存储电路等硬件设计。最后以XilinxISE为平台，采用VHDL语言完成了数据采集模块、信号处理模块、数据存储模块、通信模块等部分的软件开发，并采用Modelsim软件对每个模块进行了仿真验证。3．采用MATLAB故障诊断算法进行了仿真，同时对ADC采集到的数据与FFT变换后的数据进行了仿真验证；跟踪车载设备实际运行情况，

5、基本验证了设计达到预期的目的。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：狠士幽辱日期：扣／乡．多、i弓万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要随着轨道交通的快速发展，机车的运行安全越来越受到重视。在机车的运行过程中，如果不能及时发现并排除故障，故障一旦发生，

6、可能会造成非常严重的后果，损失巨大。作为机车的关键部件，走行部的安全情况尤为重要，走行部有的故障一旦发生，会造成机毁人亡的重大事故。因此在机车的运行过程中，实时监测走行部的运行状态非常必要。基于此，本论文主要围绕机车走行部实时在线监测与故障诊断方法的研究与应用，根据机车走行部常见故障的产生机理，采用基于振动信号分析的诊断技术，用FPGA+删的硬件结构，完成了对机车走行部振动信号的采集、处理，实现了机车走行部的故障诊断。本论文主要围绕机车走行部运行状态的实时在线监测展开。首先对机车走行部的常见故障产生机理进行分析，

7、对比了如希尔伯特．黄变换、小波变换等在振动信号方面的分析方法，选取硬件实现较为简单、定量分析方便的共振解调技术来提取机车走行部的故障信号，对提取后的故障信号在频域内进行FFT处理。为了减少FFT变换产生的能量泄露，对时频分析中的窗函数进行了仿真比较，选取海明窗对数据进行加窗。完成FPGA最小系统等电路的硬件设计，并以XilinxISE为平台完成了信号的采集模块、数据处理模块与数据存储模块的软件开发，通过Modelsim对各个模块进行仿真分析。最后对软件系统进行整合，并测试FPGA芯片的资源利用情况与响应速度，测试

8、结果表明，相比现行设计，本设计较大地缩短了完成一次信号采集、传输、处理所需的时间，确保设计满足实时性的要求；同时经过MATLAB仿真分析，将FPGA采集到的信号数据经还原后与共振解调波形进行对比，同时将FFT的输出结果与MATLAB仿真结果相对比，验证了数据处理的可靠性。对车载检测设备的现场运行情况进行跟踪，验证了设计的可靠性。关键词：共振解调；FPGA；FFT处理器万方