【正文】 感謝四年來(lái)教過(guò)我的任課老師，是你們傳授了更多新的知識(shí)，為我們以后踏上社會(huì)打好了更充分的知識(shí)基礎(chǔ)。首先我懷著深深的敬意感謝我的指導(dǎo)老師陳國(guó)初教授，陳老師的指導(dǎo)和教誨使我受益匪淺，讓我在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域里學(xué)到了更多知識(shí)，開(kāi)拓了新的視野，在我的畢業(yè)論文的選題和組織上給了我很好的指導(dǎo)。本文主要研究的是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障的診斷，通過(guò)分析比較幾種診斷方法，發(fā)現(xiàn)運(yùn)用Vague集的相似度量來(lái)診斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障更加簡(jiǎn)便和實(shí)用?？梢灶A(yù)言，21世紀(jì)是人類(lèi)在能源方面以太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源為主的世紀(jì)，能源的開(kāi)發(fā)利用將面臨歷史性的變革。通過(guò)對(duì)實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行計(jì)算分析闡明了Vague集之間的相似度量分析在風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障診斷的應(yīng)用是可行的。診斷結(jié)果的大小順序?yàn)椋篢7T8T5T2T4T6T9T1T3。（5）得出故障類(lèi)型。用旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見(jiàn)的不平衡，不對(duì)中，等幾種常見(jiàn)的故障作為知識(shí)樣本，利用振動(dòng)信號(hào)頻譜中的9個(gè)頻段上不同的譜峰能量值作為Vague值，行成典型的系統(tǒng)故障知識(shí)。但由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的故障信號(hào)是復(fù)雜的時(shí)變非平穩(wěn)信號(hào)，早起故障極易被噪聲，各零部件共振信號(hào)所覆蓋掉，所以一般的方法提取有效特征比較困難，因此本文提出了一種新的診斷方法。因此我們需要用更好的方法來(lái)解決我們所遇到的問(wèn)題。小波包變換由于良好的時(shí)頻特性在故障診斷的特征提取中得到了廣泛的應(yīng)用，小波包庫(kù)包含了豐富的反映信號(hào)不同特征的小波包基，因此可根據(jù)類(lèi)間可分離度準(zhǔn)則選取最優(yōu)小波包基提取分類(lèi)特征[23]。在了解了信號(hào)采集診斷方法后，來(lái)認(rèn)識(shí)另一種診斷法：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷。通過(guò)這些分析方法獲得了部件運(yùn)行中可能的故障信息后，現(xiàn)場(chǎng)工程師就可推斷出故障的可能原因、嚴(yán)重程度及解決方案。在進(jìn)行信息預(yù)處理時(shí)，關(guān)鍵的問(wèn)題和難點(diǎn)在于如何盡可能地消除干擾而不損失有用信息。 信號(hào)采集方法（1）信號(hào)的采集風(fēng)力發(fā)電機(jī)的信號(hào)采集系統(tǒng)主要包括振動(dòng)傳感器、信號(hào)調(diào)理及A /D轉(zhuǎn)換電路、無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊、無(wú)線信號(hào)接收模塊及PC機(jī)。第三種就是本文主要要研究的方法，基于vague集相似度量來(lái)診斷的方法。風(fēng)力資源已受到各國(guó)的關(guān)注，隨著野外裝機(jī)的規(guī)模越來(lái)越大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的故障診斷也就顯得越來(lái)越重要了。直到2月1日3:18分，之前43風(fēng)機(jī)無(wú)任何報(bào)警信息，發(fā)生了倒塌事件。事后經(jīng)過(guò)診斷分析：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2700轉(zhuǎn)每分時(shí)，會(huì)導(dǎo)致聯(lián)軸器飛車(chē)保護(hù)打滑，使發(fā)電機(jī)集電環(huán)，編碼器損壞，剎車(chē)器出現(xiàn)磨損等。2010年1月24日，東汽風(fēng)機(jī)華能寶龍山發(fā)生燒毀事故，監(jiān)控人員當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)發(fā)電機(jī)超速（分析風(fēng)機(jī)已脫網(wǎng)），轉(zhuǎn)速在2700轉(zhuǎn)每分，業(yè)主通知廠家。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)中調(diào)向器的功能是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪隨時(shí)都迎著風(fēng)向，從而能最大限度地獲取風(fēng)能。 依據(jù)目前的風(fēng)車(chē)技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開(kāi)始發(fā)電。這兩類(lèi)風(fēng)力都是利用空氣動(dòng)力升力原理來(lái)獲取風(fēng)能的。,1999年底，我國(guó)共建了24個(gè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，總裝機(jī)容量達(dá)268MW。歐盟五國(guó)要在20002002年達(dá)到本國(guó)總發(fā)電量的百分之十左右，丹麥甚至計(jì)劃在2030年達(dá)到百分之四十。以機(jī)組大型化（50KW200MW），集中安裝和控制為特點(diǎn)的風(fēng)電場(chǎng)（也稱風(fēng)力田，風(fēng)田）成為主要的發(fā)展方向。顯然，加權(quán)相似度量方法比前一種相似度量方法更為靈活，也更能反映兩個(gè)vague集(值）之間的相似程度。例3：假定A和B為例2中的A和B， ， ， 。由定理6可知。(A,B)=0的定義即可證明。度量Vague值a=[1,1]和b=[,1]的相似度的結(jié)果為0，在度量Vague值a=[,]和b=[0,1]的結(jié)果為1，這個(gè)結(jié)果顯然也不能被接受和認(rèn)同。并且區(qū)分能力很差。Chen定義了a,b之間的相似性度量[9,10],.李凡和An Lu在文獻(xiàn)[24 25]中均指出,度量Vague值a=[0,1]和b=[,]的相似度的結(jié)果為1，表明a和b完全相等。(A,B)=0 若M39。計(jì)算得出 （34）由上述定義，我們可以得到如下定理：定理1 證明： （35）由于，故有 （36）定理2 證明：由 的定義即可證明定理3 M39。例如，兩個(gè)vague值[0,1]和[,]，若按（32）進(jìn)行計(jì)算，這兩個(gè)vague值得相似度量應(yīng)該為1，這代表著[0,1]和[,]是完全相似的，但事實(shí)上，我們就能觀察出這個(gè)vague值其實(shí)是不一樣的。如果兩者完全一致，或者不完全一致，但兩者間的相似程度落在限定的閾值內(nèi)，就稱這兩個(gè)知識(shí)模式匹配的，否則稱為不匹配。這兩個(gè)界構(gòu)成[0,1]的一個(gè)子區(qū)間。3 vague集的相似度量方法 Vague集之間的相似度量概論Contor創(chuàng)立的集合論是無(wú)法處理具有模糊性的不確定性信息和數(shù)據(jù)的，于是Zadeh于1965年提出了Fuzzy集理論[4]。定義4[2] 兩個(gè)Vague集A和B，其中，定義為：，即。如果，Vague集退化為模糊集；如果和同時(shí)為O或l，Vague集退化為經(jīng)典集合。由上可知，x相對(duì)于A的隸屬情況應(yīng)具有二維表示。,X上Vague集A由真隸屬函數(shù)和假隸屬函數(shù)所描述：：X→[],太靠上了，弄下來(lái)，后面雷同，不再贅述：X→[0,1],其中，是由支持的證據(jù)所導(dǎo)出的肯定隸屬度得下界，則是由反對(duì)的證據(jù)所導(dǎo)出的否定隸屬 度得下界，[0,1]的一個(gè)子區(qū)間[]所界定，稱該區(qū)間為在A中的Vague值，記為。由于風(fēng)力機(jī)組的電氣故障信號(hào)的信噪比較大，采用常規(guī)的方法就能比較好的發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)受風(fēng)場(chǎng)氣流不穩(wěn)定等多種環(huán)境因素的影響，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械故障信號(hào)成為時(shí)變非平穩(wěn)信號(hào)，因此一般的頻譜分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都比較難以處理故障問(wèn)題。風(fēng)力發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期在戶外工作，極易因外界環(huán)境的干擾而發(fā)生一些故障，因此，我們要經(jīng)常對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行檢查維護(hù)，才能避免一些因長(zhǎng)期暴露的終端而構(gòu)成的電擊傷害。還有一些比較嚴(yán)重的事故，比如1972年日本關(guān)西電力公司南海電廠三號(hào)機(jī)組—600MW汽輪發(fā)電機(jī)組因振動(dòng)引起嚴(yán)重的斷軸毀機(jī)事故，1985年，我國(guó)大同電廠和1988年秦嶺電廠200MW汽輪發(fā)電機(jī)組的嚴(yán)重?cái)噍S事故，都造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。例如：西安交通大學(xué)的“大型選轉(zhuǎn)機(jī)械計(jì)算機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)”，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的“機(jī)組振動(dòng)微機(jī)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)”，東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心經(jīng)過(guò)多年研究，研制成功了“軋鋼機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)”，“風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)”，均取得了可喜的成果。例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，冶金，化工工業(yè)的壓縮機(jī)組，在機(jī)械制造領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，柔性制造系統(tǒng)等，因故障存在而可能導(dǎo)致加工質(zhì)量降低，使整個(gè)機(jī)器產(chǎn)品質(zhì)量不能得到保證。在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備的故障診斷技術(shù)越來(lái)越來(lái)受到重視。由于模糊環(huán)境下的事物常被表示成模糊集，傳統(tǒng)的模糊集僅涉及元素對(duì)模糊概念的肯定隸屬情況，但現(xiàn)實(shí)情況中除了出現(xiàn)元素對(duì)模糊概念的肯定與否定兩方面以外，還有介于肯定與否定之問(wèn)的躊躇性。國(guó)際上使用振動(dòng)特征分析法來(lái)診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障，較有權(quán)威的故障特征規(guī)律是J．shohre的振動(dòng)特征表和白木萬(wàn)博的振動(dòng)得分表。系統(tǒng)論、信息論、控制論、非線性科學(xué)等最新的技術(shù)在其中都有廣泛的應(yīng)用。本文的理論基礎(chǔ)是模糊集的推廣形式——Vague集，描述了Vague集的含義與相似度量，并提出一種Vague集的相似度量在風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障診斷中的新方法；Vague集之間的相似度量是評(píng)價(jià)待診斷檢測(cè)樣本接近系統(tǒng)故障知識(shí)的度量，某一相似度量值越大，待檢測(cè)樣接近某一故障知識(shí)越好，從而根據(jù)相似度量值確定振動(dòng)故障的類(lèi)型。系統(tǒng)論、信息論、控制論、非線性科學(xué)等最新技術(shù)在其中都有廣泛的應(yīng)用。設(shè)備診斷技術(shù)有很強(qiáng)的工程背景，具有重要的實(shí)用價(jià)值，并且以深厚的理論為基礎(chǔ)。診斷方法的研究是設(shè)備診斷技術(shù)的核心。其中專(zhuān)家系統(tǒng)故障診斷方法主要利用對(duì)象領(lǐng)域中專(zhuān)家的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行推理，其內(nèi)部往往使用模糊推理、模式識(shí)別和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)診斷方法。目前，Vague集已成功地運(yùn)用于模糊控制、模式識(shí)別、決策分析及專(zhuān)家系統(tǒng)領(lǐng)域，并取得了較傳統(tǒng)模糊集理論更好的效果，也引起了國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者關(guān)注。因此，對(duì)于流程生產(chǎn)系統(tǒng)故障診斷具有極為重要的意義。發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)的診斷技術(shù)已列入國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目并受到高度重。嚴(yán)重的災(zāi)難性事故觸目驚心，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還造成很大的人員傷亡事故，在社會(huì)上引起很大的反響，例如美國(guó)三里島核電站和前蘇聯(lián)切爾諾貝利核反應(yīng)堆泄露曾引起的對(duì)核電站安全性的爭(zhēng)議，對(duì)核能的發(fā)展產(chǎn)生了影響；美國(guó)挑戰(zhàn)號(hào)航天飛機(jī)失事使美國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展 一度陷入困境，這都是對(duì)一個(gè)產(chǎn)業(yè)很大的打擊。風(fēng)電機(jī)組是風(fēng)電機(jī)場(chǎng)的發(fā)電設(shè)備，也是風(fēng)電場(chǎng)的主要設(shè)備，因此維護(hù)放電機(jī)組成為一向必不可少的主要工作。因此對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的故障診斷研究也就顯得尤為重要了。作為一段，不要列這么多段2 Vague集的基本理論 Vague集概念定義1[1] 設(shè)論域X={X1,，X2，X3，…Xn}用公式編輯器，后面的公式都要改成公式編輯器編輯，不再贅述。顯然，0≤≤l。Vague集將x的隸屬度限制在區(qū)間[0,1]中的一個(gè)子區(qū)間[]內(nèi)。定義3[2] 兩個(gè)Vague集A和B，其中，則A=B定義為且，即且。在掌握基本運(yùn)算方法的同時(shí)，需要進(jìn)一步來(lái)學(xué)會(huì)Vague集的相似度量方法，在接下來(lái)的一章中，具體的進(jìn)行展開(kāi)和分析Vague集的相似度量方法。但是有的時(shí)候用Fuzzy集是無(wú)法表示和處理這類(lèi)模糊信息和數(shù)據(jù)問(wèn)題,Gau和Buehrer于1993年提出了Vague集理論[6,7].在一個(gè)Vague集V中，用一個(gè)真隸屬函數(shù)和假隸屬函數(shù)來(lái)描述其隸屬度的界。在智能系統(tǒng)的推理過(guò)程中，經(jīng)常需要將兩個(gè)知識(shí)模式（如兩個(gè)模糊斷言，兩個(gè)謂詞公式，兩個(gè)框架片斷或兩個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷）進(jìn)行比較和耦合，即檢查這兩個(gè)知識(shí)模式是否完全一致或近似一致。(3)假定A和B是論域上的兩個(gè)vague值，其中 假定表示Vague集A中的隸屬