HOS和BP網(wǎng)絡(luò)診斷方法及可重構(gòu)診斷模式研究.pdf

1、設(shè)備故障診斷的研究和應(yīng)用對(duì)行業(yè)效益和基礎(chǔ)理論的發(fā)展都起著積極作用：一方面，它利用視情維修或預(yù)知維修，及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)設(shè)備運(yùn)行中的各類異?；蚬收献鞒鲈\斷，為制定設(shè)備的最佳維修決策提供依據(jù)；另一方面，它的開展可以客觀地檢驗(yàn)設(shè)備故障診斷的相關(guān)理論和方法，為尋找最佳診斷理論（方法）提供依據(jù)，同時(shí)又反過來完善相關(guān)理論（如信號(hào)采集、分析和模式識(shí)別等）。
　　目前，設(shè)備故障診斷主要以設(shè)備振動(dòng)信號(hào)的分析為基礎(chǔ)（拾取振動(dòng)信號(hào)便利且易操作），通過檢測(cè)和

2、分析振動(dòng)信號(hào)，提取和識(shí)別信號(hào)特征，從而實(shí)現(xiàn)故障診斷。
　　本文重點(diǎn)研究了高階統(tǒng)計(jì)量（HOS）和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法，HOS具有自動(dòng)抑制高斯噪聲、檢測(cè)和分析相位耦合信號(hào)、檢測(cè)沖擊信號(hào)以及循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)等功能，而BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力、聯(lián)想能力以及非線性映射能力。但它們?nèi)源嬖诓蛔愫途窒?，因此，本文也結(jié)合其它方法（如小波方法、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法、遺傳算法等）對(duì)它們進(jìn)行研究。
　　設(shè)備故障多呈復(fù)雜、并發(fā)和隨機(jī)的特點(diǎn)，加之傳

3、統(tǒng)技術(shù)水平的限制，出現(xiàn)了各種結(jié)構(gòu)、各種數(shù)據(jù)組織方式的測(cè)試系統(tǒng)（儀器），它們之間難以進(jìn)行信息交互和協(xié)作，組建協(xié)同診斷系統(tǒng)、進(jìn)行系統(tǒng)集成更是困難。盡管這些測(cè)試系統(tǒng)有各自的應(yīng)用范圍和條件，但它們的功能模塊（軟件算法）都有相似之處，可以通過設(shè)置實(shí)現(xiàn)它們之間的互換，使功能模塊的重用成為可能。
　　虛擬儀器（簡(jiǎn)稱 VI）是最大程度運(yùn)用軟件（算法）來實(shí)現(xiàn)硬件功能的儀器技術(shù)，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、現(xiàn)代信號(hào)分析技術(shù)、人工智能等技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物

4、。VI為功能模塊重用提供了一種實(shí)現(xiàn)機(jī)制，它與生俱來的可擴(kuò)展、可開放和可互換的特性，使之能夠突破傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)（儀器）的局限、較容易地構(gòu)建可重構(gòu)診斷系統(tǒng)，VI為構(gòu)建可重用診斷系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱RIFDS），實(shí)現(xiàn)儀器資源的共享，有效降低儀器重復(fù)開發(fā)而造成的人力、物力浪費(fèi)提供了技術(shù)支持。
　　智能控件化（簡(jiǎn)稱 IVC）及智能控件化虛擬儀器（IVC-VI）這種新型的儀器及儀器開發(fā)方式將VI技術(shù)提高到一個(gè)新高度，它不僅為診斷方法的研究提供了良好的開發(fā)

5、平臺(tái)，同時(shí)也為構(gòu)建可重診斷系統(tǒng)提供了一種有效的途徑，在此背景下，本文研究了診斷系統(tǒng)的IVC可重構(gòu)模式。
　　綜上所述，論文的主要內(nèi)容如下：
　?、偈紫冉榻B了課題背景（課題來源、課題的提出和研究目的及意義），然后對(duì)論文所涉及到的理論、方法及其研究現(xiàn)狀等作了詳細(xì)闡述，最后總結(jié)了論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)。
　　②指出信號(hào)預(yù)處理，尤其是信號(hào)消噪對(duì)后續(xù)特征分析的重要影響，介紹了小波閾值消噪法的原理及實(shí)現(xiàn)方法，重點(diǎn)研究了小波閾值消噪

6、法中的主要參數(shù)（閾值函數(shù)、閾值及小波函數(shù)等）的選取方法，最后通過實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性。
　?、坳U釋了信號(hào)相位耦合的特性及高階統(tǒng)計(jì)量方法分析該類信號(hào)的優(yōu)越性，詳細(xì)介紹并了高階統(tǒng)計(jì)量理論和方法，研究了雙譜和切片譜方法，對(duì)其不足作了詳細(xì)分析，提出了小波-高階統(tǒng)計(jì)量分析方法，最后通過實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性。
　?、荜U釋了沖擊信號(hào)的特性及高階時(shí)頻分布方法分析該類信號(hào)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)高階時(shí)頻分布的理論和方法作了詳細(xì)介紹，針對(duì)高階時(shí)頻分布

7、不足，提出了EMD-WHOS方法，最后通過實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性。
　?、蓐U釋了循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)的特點(diǎn)及循環(huán)統(tǒng)計(jì)量分析方法的適用對(duì)象，指出循環(huán)統(tǒng)計(jì)量是分析循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)的重要方法，介紹了循環(huán)統(tǒng)計(jì)量方法的理論基礎(chǔ)，最后研究了一階和二階循環(huán)統(tǒng)計(jì)量分析方法，最后通過實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性。
　?、藿榻B了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，分析了它的不足，系統(tǒng)地介紹了遺傳算法的特點(diǎn)、原理和實(shí)施方法，由此提出了利用遺傳算子與BP算子相結(jié)合優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

8、的方法，最后通過實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　⑦闡釋了可重構(gòu)診斷系統(tǒng)的內(nèi)涵、特征以及對(duì)故障診斷（技術(shù)）研究的重要意義，介紹了IVC的概念、原理及特點(diǎn)，提出了利用IVC實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)診斷系統(tǒng)的形式和途徑，最后給出了IVC構(gòu)建可重構(gòu)診斷系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。
　?、嗫偨Y(jié)了本文的工作，并對(duì)后續(xù)研究作了展望。
　　本文是國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（No.50605065）和國(guó)家“863”高科技資助項(xiàng)目（No.2005AA420350）。