液壓鉆機(jī)信號(hào)采集與故障診斷系統(tǒng)的研究.pdf

1、論文題目：液壓鉆機(jī)信號(hào)采集與故障診斷系統(tǒng)的研究專(zhuān)業(yè)：控制理論與控制工程碩士生：張明哲（簽名）指導(dǎo)教師：杜京義（簽名）摘要隨著我國(guó)工業(yè)化程度的不斷提高，對(duì)能源特別是煤炭的需求也逐漸加大，然而全國(guó)50%左右的煤礦是高瓦斯礦井，瓦斯突出是煤礦安全生產(chǎn)的嚴(yán)重威脅。瓦斯抽放是防治瓦斯突出和爆炸等煤礦事故的根本措施，進(jìn)行瓦斯抽放的核心設(shè)備是液壓鉆機(jī)。對(duì)液壓鉆機(jī)進(jìn)行信號(hào)采集與故障診斷，是保證液壓鉆機(jī)正常工作，避免生產(chǎn)事故與經(jīng)濟(jì)損失的有效手段。論文采用

2、虛擬儀器技術(shù)、粒子群優(yōu)化技術(shù)與RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)液壓鉆機(jī)信號(hào)采集與故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行了研究。首先，完成了硬件平臺(tái)的整體方案設(shè)計(jì)。在對(duì)液壓鉆機(jī)的工作原理與故障機(jī)理分析研究后，確定了所需采集的液壓鉆機(jī)特征信號(hào)，并對(duì)相應(yīng)的傳感器和數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行了分析與選型，同時(shí)對(duì)信號(hào)調(diào)理與硬件抗干擾措施進(jìn)行了闡述。其次，采用虛擬儀器技術(shù)對(duì)液壓鉆機(jī)的信號(hào)采集軟件進(jìn)行了開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。軟件包括用戶(hù)界面模塊、信號(hào)采集功能模塊、信號(hào)處理功能模塊以及數(shù)據(jù)庫(kù)模塊等，實(shí)現(xiàn)了液

3、壓鉆機(jī)特征信號(hào)的采集、濾波、標(biāo)度變換、實(shí)時(shí)數(shù)值顯示、實(shí)時(shí)波形顯示、頻域分析、報(bào)警顯示以及數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)。再次，在硬件平臺(tái)上，對(duì)液壓鉆機(jī)進(jìn)行了傳感器的安裝與系統(tǒng)調(diào)試，并使用液壓鉆機(jī)信號(hào)采集軟件進(jìn)行了液壓鉆機(jī)信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硬件平臺(tái)工作正常，信號(hào)采集軟件各項(xiàng)功能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。最后，提出并實(shí)現(xiàn)了基于粒子群優(yōu)化RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)液壓鉆機(jī)的故障診斷。將粒子群優(yōu)化技術(shù)與RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)分析液壓鉆機(jī)的故障類(lèi)型，建立了故障診斷模

4、型；采用LabVIEW與MATLAB混合編程，完成了算法與故障診斷模塊的設(shè)計(jì)。與標(biāo)準(zhǔn)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的對(duì)比分析表明，粒子群優(yōu)化RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法不僅實(shí)現(xiàn)了液壓鉆機(jī)的故障診斷，而且診斷正確率更高。論文對(duì)液壓鉆機(jī)信號(hào)采集與故障診斷系統(tǒng)的研究，有效地提高了液壓鉆機(jī)Subject:ResearchonSignalAcquisitionFaultDiagnosisSystemfHydraulicDrillRigSpecialty:Control

5、TheyControlEngineeringName:ZhangMingzhe(signature)Instruct:DuJingyi(signature)ABSTRACTWiththeincreasingindustrializationlevelofChinathedemfcoalenergygraduallyincreased.Howeverabout50%ofthewholecountry’scoalminesarehighga

6、sminesgasoutburstisaseriousthreattocoalminesafetyproduction.Thefundamentalmeasuretopreventtheaccidentsofgasoutburstexplosionisgasdrainagetheceequipmentishydraulicdrillrig.Signalacquisitionfaultdiagnosisfhydraulicdrillrig

7、isaneffectivemethodtoensurenmaloperationavoidproductionaccident.InthispaperthevirtualinstrumentparticleswarmoptimizationRBFneuralwkarecombinedtoresearchasignalacquisitionfaultdiagnosissystemfhydraulicdrillrig.Firstlytheh

8、ardwareplatfmisdesigned.Throughtheanalysisofthehydraulicdrillrigoperationalprinciplefailuremechanismthefeaturesignalsaredeterminedthesenssdataacquisitioncardareed.Meoverthesignalconditioningantiinterferencemeasuresareexp

9、ounded.Secondlythehydraulicdrillrigsignalacquisitionsoftwareisdesignedusingvirtualinstrument.Userinterfacemodulesignalacquisitionmodulesignalprocessingmoduledatabasemoduleareincludedinthesoftware.Thefeaturesignalsareacqu

10、iredfilteredscaletransfmationrealtimenumericaldisplayedrealtimewavefmdisplayedfrequencydomainanalysedalarmdisplayedsavedindatabase.Thirdlythehydraulicdrillrigfeaturesignalsacquisitionexperimentsaredoneonthehardwareplatfm