基于神經(jīng)網(wǎng)絡的提升機制動系統(tǒng)故障診斷技術與方法.pdf

1、提升機是礦井的“咽喉”和大型關鍵設備。目前為止，我國礦業(yè)生產(chǎn)由于提升設備制動系統(tǒng)故障而發(fā)生重大事故的很多，已造成了巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。當前故障診斷技術一個重要的特征是與具體工程技術領域的結合比以往更加緊密，更加注重解決實際問題和堅持預防故障為主的方針，從而確保工程系統(tǒng)的安全性與可靠性?，F(xiàn)代診斷技術與方法解決工程實際問題有兩個發(fā)展方向：一是計算機診斷輔助決策支持系統(tǒng)。制動系統(tǒng)故障神經(jīng)網(wǎng)絡專家診斷系統(tǒng)(NNEDS，Neural Net

2、work Expert Diagnosis System)正是神經(jīng)網(wǎng)絡、計算機、專家系統(tǒng)的故障樹分析等技術融合而成的神經(jīng)網(wǎng)絡計算機輔助診斷決策系統(tǒng)；二是用于構成實時狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，或者進而實現(xiàn)高性能的自控系統(tǒng)。制動力矩自組織神經(jīng)模糊控制器(NNSOC，Neural Network Fuzzy Self-organizing Controller)正是這種恒減速自控系統(tǒng)。當提升機負載變化或其它突發(fā)事件發(fā)生時，恒減速NNSOC可使制動時減速度

3、恒定，對系統(tǒng)沖擊量最小、制動故障大大地降低。本研究主要內容如下：
　　 ⑴用故障樹分析法(FTA，F(xiàn)ault Tree Analysis)分析了制動系統(tǒng)故障機理。再根據(jù)制動系統(tǒng)FTA，提出了制動系統(tǒng)在線監(jiān)測診斷的方法和搭建了提升機試驗臺。用試驗臺在線監(jiān)測了制動系統(tǒng)工況性能參數(shù)，并給出了診斷結果。監(jiān)測結果分別為制動系統(tǒng)NNEDS故障診斷、恒減速NNSOC設計提供了故障數(shù)據(jù)樣本和控制精度的仿真數(shù)據(jù)。利用最小割集故障樹(MCSFT，M

4、inimum Cut Set Fault Tree)和計算機對制動系統(tǒng)電路觸點故障進行了電路觸點可靠性分析，找出電路觸點結構性故障薄弱環(huán)節(jié)并設置故障監(jiān)測點就能迅速經(jīng)濟地查明提升機的頻發(fā)電氣故障的原因，提高提升效率；
　　 ⑵用神經(jīng)網(wǎng)絡多種算法與網(wǎng)絡結構分別對故障診斷樣本、制動力矩神經(jīng)模糊控制樣本進行診斷性能、神經(jīng)模糊控制性能對比實驗，得出了神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷和神經(jīng)模糊控制的神經(jīng)網(wǎng)絡最佳智能算法(智能算法trainlm、traing

5、dx分別是故障診斷、神經(jīng)模糊控制的最佳算法)與結構優(yōu)化設計的理論方法；神經(jīng)網(wǎng)絡算法與結構設計理論方法不僅是本課題的基礎性研究，而且對其它類型的故障診斷和自適應故障控制尋找最佳網(wǎng)絡算法與最佳結構將提供理論依據(jù)；
　　 ⑶因制動系統(tǒng)表征故障癥兆的變量多，其診斷比較棘手。軟故障往往是硬故障的先兆，因此對制動系統(tǒng)軟故障的及時預報和診斷是提升機故障診斷特點和難點。結合領域專家的經(jīng)驗知識，根據(jù)制動系統(tǒng)故障樹和試驗提升機在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，完成了制

6、動系統(tǒng)故障樣本的設計,用制動系統(tǒng)NNEDS的SOM網(wǎng)絡對制動系統(tǒng)的7種故障模式進行了分類，成功實現(xiàn)了第一層次的診斷；同樣用BP網(wǎng)絡、Elman網(wǎng)絡對制動系統(tǒng)子液壓站的故障樣本進行了第二層次的診斷，確定了故障原因、程度。液壓站故障診斷測試結果表明：BP網(wǎng)絡、Elman網(wǎng)絡結構、輸入、輸出能滿足NNEDS故障診斷與預測的要求；
　　 ⑷論述了NNSOC恒減速控制原理和設計方法，并進行了試驗提升機的恒減速NNSOC、FC控制精度的仿真