基于DSP和ZigBee的齿轮箱故障诊断系统.pdf

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1、2015焦仪表技术与传感器2015第6期InstrumentTechniqueandSensorNo．6基于DSP和ZigBee的齿轮箱故障诊断系统刘春林，潘宏侠，史斐娜，潘铭哲(中北大学机械与动力工程学院，山西太原030051)摘要：以齿轮箱为研究对象，采用以DSP-TMS320F28335为主控芯片的嵌入式故障诊断中心模块和以ZigBee—CC2530为主控芯片的无线通信模块，开发了一种实时在线嵌入式远程故障诊断系统。该远程故障诊断系统中神经网络模型采用基于Matlab模型的设计，对采集的样本信号进行预处理(滤波和和FFr变换)

2、，并对经过预处理的信号提取特征值。利用Matlab神经网络工具箱进行网络训练，提取阈值和权值，在Simulink中搭建神经网络模型，并将该模型嵌入到DSP的嵌入式系统，对故障进行诊断识别分类。DSP嵌入式故障诊断中心模块和ZigBee无线通信模块两部分是相互独立的，通过串口接口SCI进行数据发送。该远程故障诊断系统具有信号采集、数据存储、故障识别分类以及无线通信等功能。关键词：齿轮箱；嵌入式；DSP；ZigBee；故障诊断；无线通信中图分类号：TH17文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)06一O114—04Faul

3、tDiagnosisSystemofGearboxBasedonDSPandZigBeeLIUChun—lin，PANHong—xia，SHIFei-na，PANMing—zhe(NorthUniversityofChina，SchoolofMechanicalandPowerEngineering，Talyuan030051，China)Abstract：Seenthegearboxastheresearchobject，basedonDSP—TMS320F28335asmaincontrolchipembeddedfaultdi

4、ag—nosiscentermoduleandZigBee—CC2530asmaincontrolchipwirelesscommunicationmodule，anonlinereal—timeembeddedre—motefaultdiagnosissystemwasdeveloped．TheneuralnetworkmodeloftheremotefaultdiagnosissystemwasbasedonMatlabmodeldesign，andthecollectedsamplesofthesignalwaspreproc

5、essed(filterandFFTtransform)，andthecharacteristicvaluewasextractedfromthepre-processedsigna1．TakingadvantageoftheMatlabneuralnetworktoolboxtotrainnetwork，extractthresholdandweight，neuralnetworkmodelwasbuiltinSimulinkanditwasembeddedinDSPembeddedsystemtoclassifyandreeog

6、nisefaultdiagnosis．TheDSPembeddedfaultdiagnosiscentermoduleandtheZigBeewirelesscommunicationmodulesareindependenteachother，theysenddatathroughaserialportinterfaceSCI．Theremotefaultdiagnosissystemhasthefunctionsofsignalacquisi—tion，datastorage，faultidentification，faultc

7、lassification，andwirelesscommunications．Keywords：gearbox，embedded，DSP；ZigBee；faultdiagnosis；wirelesscommunicationO引言1远程故障诊断系统硬件平台齿轮箱是机械设备中的关键部件，几乎在任何大型设备中都1．1远程故障诊断系统的总体框架设计起着连接和传递动力的重要作用。但是齿轮箱本身结构复杂，工在该远程故障诊断系统中利用传感器模块采集得到振动、温作环境恶劣，容易发生故障和受到损伤，因此对齿轮箱进行实时在度信号，形成脉冲信号通过脉

8、冲整形电路进入eCAP模块，测试得线监测和故障诊断对于机械设备具有重要意义。齿轮箱故障诊断到捕捉信号的频率后设定好采样频率，然后开始进行信号采集J。技术正是为了检测和预报机械设备的运行状态以及发现设备早期将采集的数据存储到SD卡中，在