【文章內(nèi)容簡介】 文獻閱讀法。本文參考了大量的相關(guān)文獻，對前人關(guān)于故障診斷的研究成果以及電機故障理論進行了認(rèn)真學(xué)習(xí)。(2) 系統(tǒng)分析法。在總結(jié)相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，對感應(yīng)電機系統(tǒng)的電氣故障和機械故障進行系統(tǒng)的分析，之后提出了感應(yīng)電機故障的綜合診斷方法。(3) 定量分析法。采用 PSOSVM 數(shù)學(xué)模型對感應(yīng)電機故障進行精確診斷。(4) 實證分析法。本文在最后一章擬采用實例，對以上數(shù)學(xué)模型進行驗證，證明其科學(xué)可行性。 主要研究內(nèi)容綜上所述，本論文采用粒子群支持向量機模型來實現(xiàn)對感應(yīng)電動機故障診斷研究。在各類電機中，根據(jù)使用的廣泛性，本文側(cè)重于對三相鼠籠型感應(yīng)電動機進行分析。為此，本文所做的主要工作如下： (1) 對 Y132S－4 型感應(yīng)電動機系統(tǒng)的電氣故障和機械故障進行分析，指出其基于電流法的故障特征； (2) 根據(jù)所指出的故障特征，提出粒子群 支持向量機識別方法來實現(xiàn)對感應(yīng)電動機的電氣故障和機械故障的綜合診斷； (3) 利用 Matlab 軟件對所提出的診斷方法進行仿真，驗證算法的有效性。 根據(jù)上述內(nèi)容，本論文的安排如下：第二章：對設(shè)備故障診斷的定義、分類、特點、技術(shù)方法以及感應(yīng)電動機故障診斷的常用技術(shù)與特點進行詳細描述。第三章：對 Y132S－4 型感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子斷條故障、軸承故障的機理以及特征頻率進行分析，得到兩種狀態(tài)下的故障特征。山東科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論4第四章：根據(jù)支持向量機分類方法以及粒子群優(yōu)化算法的特征與優(yōu)點，詳細對兩種算法的理論知識進行分析與研究，提出了基于 PSOSVM 模型的感應(yīng)電機故障診斷方法，以滿足感應(yīng)電動機的綜合故障診斷要求。 第五章：基于 Matlab 軟件，運用感應(yīng)電機正常狀態(tài)、轉(zhuǎn)子斷條故障、軸承故障三種狀態(tài)下真實特征數(shù)據(jù)對所提出的診斷模型進行訓(xùn)練與測試，驗證其可行性。 山東科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 設(shè)備故障診斷理論52 設(shè)備故障診斷理論 設(shè)備故障診斷的定義與意義故 障 診 斷 這 一 名 詞 起 源 于 仿 生 學(xué) 領(lǐng) 域 ， 故 障 診 斷 中 的 “故 障 ”兩 字 是 指 機 械 設(shè)備 的 一 個 特 征 參 數(shù) 出 現(xiàn) 了 比 較 大 的 反 差 或 偏 差 ， 導(dǎo) 致 設(shè) 備 的 性 能 或 者 生 產(chǎn) 出 來 的 產(chǎn) 品性 能 低 于 正 常 水 平 ； “診 ”字 是 指 通 過 物 理 的 、 化 學(xué) 的 方 法 對 設(shè) 備 進 行 測 量 、 檢 查及 分 析 ； “斷 ”則 是 通 過 某 種 手 段 分 析 設(shè) 備 故 障 的 特 征 數(shù) 據(jù) ， 確 定 故 障 的 部 位 、 類別 、 性 質(zhì) 等 。 設(shè) 備 故 障 診 斷 的 基 本 原 理 是 根 據(jù) 檢 測 機 電 設(shè) 備 運 行 中 產(chǎn) 生 的 各 種 類 別的 信 號 ， 來 判 斷 設(shè) 備 的 運 行 狀 態(tài) 是 否 正 常 ， 其 基 本 理 念 是 在 不 進 行 設(shè) 備 拆 卸 的 情 況 下， 對 正 在 運 行 機 械 設(shè) 備 的 某 種 參 數(shù) 進 行 檢 測 分 析 ， 找 出 故 障 原 因 以 及 故 障 部 位 ， 或 者對 機 械 設(shè) 備 的 未 來 狀 態(tài) 進 行 提 前 預(yù) 測 。 現(xiàn) 代 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 設(shè) 備 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 日 趨 復(fù) 雜 ， 并 且在 高 負 荷 、 大 功 率 的 條 件 下 連 續(xù) 運 轉(zhuǎn) ， 隨 時 間 的 推 移 和 設(shè) 備 內(nèi) 部 、 外 部 條 件 的 變 化 下， 生 產(chǎn) 設(shè) 備 系 統(tǒng) 在 工 作 中 會 不 可 避 免 地 發(fā) 生 一 些 故 障 。 這 些 故 障 發(fā) 生 時 ， 輕 則 使 設(shè) 備性 能 降 低 ， 縮 短 使 用 年 限 ， 重 則 毀 壞 設(shè) 備 系 統(tǒng) ， 停 機 停 產(chǎn) ， 造 成 嚴(yán) 重 的 經(jīng) 濟 損 失 和 人員 傷 亡 ， 同 時 對 于 社 會 的 和 諧 也 會 產(chǎn) 生 不 利 的 影 響 。 如 何 及 時 、 準(zhǔn) 確 地 發(fā) 現(xiàn) 故 障 ， 在必 要 時 預(yù) 測 故 障 ， 保 證 設(shè) 備 系 統(tǒng) 在 工 作 期 間 始 終 能 保 持 高 效 、 安 全 、 可 靠 地 運 轉(zhuǎn) ， 故障 診 斷 技 術(shù) 在 提 高 設(shè) 備 運 行 的 安 全 性 和 高 效 性 方 面 發(fā) 揮 了 極 其 重 要 的 作 用 。 故障診斷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 故障診斷技術(shù)的發(fā)展歷程故 障 診 斷 技 術(shù) 的 發(fā) 展 是 與 設(shè) 備 系 統(tǒng) 的 維 修 方 式 緊 密 相 連 的 。 一 般 來 說 ， 按 照 測 試手 段 ， 我 們 可 將 故 障 診 斷 技 術(shù) 分 為 六 個 階 段 ， 分 別 為 感 官 診 斷 、 簡 易 診 斷 、 綜 合 診 斷、 在 線 監(jiān) 測 、 精 密 診 斷 和 遠 程 監(jiān) 測 。 概 括 起 來 故 障 診 斷 技 術(shù) 的 發(fā) 展 大 體 經(jīng) 歷 了 三 個 大的 階 段 ：階 段 一 ： 感 官 診 斷 ， 這 是 故 障 診 斷 的 初 始 階 段 。 在 20 世 紀(jì) 60 年 代 以 前 ， 各 國往 往 采 用 事 后 維 修 (不 壞 不 修 )和 定 期 維 修 ， 所 定 的 維 修 時 間 間 隔 難 以 掌 握 ， 經(jīng) 常 發(fā) 生過 度 維 修 和 突 發(fā) 停 機 (沒 到 維 修 期 設(shè) 備 已 發(fā) 生 故 障 )的 事 故 。 鑒 于 這 些 弊 端 ， 美 國 軍方 在 20 世 紀(jì) 60 年 代 首 先 提 出 了 預(yù) 知 維 修 ， 具 體 做 法 是 定 期 檢 查 ， 視 情 (視 狀 態(tài) )維修 。 由 于 這 種 主 動 維 修 的 方 式 具 有 很 多 優(yōu) 點 ， 在 許 多 國 家 和 其 他 行 業(yè) 得 到 應(yīng) 用 ， 設(shè) 備故 障 診 斷 技 術(shù) 很 快 發(fā) 展 起 來 。山東科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 設(shè)備故障診斷理論6階 段 二 ： 20 世 紀(jì) 60 年 代 到 80 年 代 主 要 是 以 建 模 處 理 和 信 號 處 理 為 基 礎(chǔ) 、 以 傳感 器 技 術(shù) 和 動 態(tài) 測 試 技 術(shù) 為 手 段 的 常 規(guī) 診 斷 技 術(shù) 。 其 中 ， 建 模 處 理 主 要 包 括 模 式 識 別、 參 數(shù) 估 計 、 系 統(tǒng) 辨 識 等 ， 其 理 論 基 礎(chǔ) 是 控 制 論 、 系 統(tǒng) 論 和 信 息 論 ； 信 號 處 理 包 括 小波 分 析 方 法 、 統(tǒng) 計 分 析 方 法 、 頻 譜 分 析 方 法 、 相 關(guān) 分 析 方 法 和 模 態(tài) 分 析 方 法 等 。 當(dāng) 時的 故 障 診 斷 技 術(shù) 分 為 簡 易 診 斷 和 精 密 診 斷 兩 類 ， 前 者 相 當(dāng) 于 狀 態(tài) 監(jiān) 測 ， 主 要 監(jiān) 視 設(shè) 備的 運 行 狀 態(tài) 是 否 正 常 ； 后 者 則 要 求 定 量 掌 握 設(shè) 備 的 狀 態(tài) ， 確 定 故 障 的 產(chǎn) 生 部 位 和 原 因， 預(yù) 測 故 障 對 設(shè) 備 將 來 的 影 響 。 對 于 回 轉(zhuǎn) 設(shè) 備 來 說 ， 現(xiàn) 場 使 用 較 多 的 診 斷 方 法 為 振 動法 ， 其 次 是 油 磨 屑 分 析 法 ， 對 于 重 載 往 復(fù) 運 動 、 低 速 的 設(shè) 備 ， 使 用 振 動 診 斷 方 法 比較 困 難 ， 而 油 磨 屑 分 析 技 術(shù) 較 為 有 效 。 另 外 ， 在 設(shè) 備 運 行 中 都 會 產(chǎn) 生 諸 如 機 械 結(jié) 構(gòu)上 、 溫 度 、 噪 聲 以 及 電 磁 等 種 種 物 理 和 化 學(xué) 上 的 變 化 ， 比 如 力 、 振 動 、 噪 聲 、 扭 矩 、溫 度 、 壓 力 、 聲 光 、 功 率 、 電 流 等 等 ， 這 些 反 映 設(shè) 備 運 行 狀 態(tài) 變 化 的 信 號 均 有 其 各 自的 特 點 ， 通 常 情 況 下 ， 設(shè) 備 的 一 個 故 障 可 能 表 現(xiàn) 出 多 個 相 關(guān) 特 征 信 息 ， 而 一 個 特 征 信息 通 常 又 包 含 在 幾 種 狀 態(tài) 信 息 之 中 。 因 而 除 振 動 診 斷 法 和 油 磨 屑 分 析 法 之 外 ， 實 用的 故 障 診 斷 方 法 還 有 應(yīng) 力 測 定 法 、 聲 響 法 、 壓 力 法 、 溫 度 分 布 法 (紅 外 診 斷 技 術(shù) )、流 量 測 定 法 、 聲 發(fā) 射 法 等 等 。 這 些 診 斷 方 法 所 用 的 儀 器 方 法 簡 便 、 講 求 實 效 ， 同 時 ，從 信 息 處 理 的 角 度 出 發(fā) ， 對 能 夠 反 映 設(shè) 備 故 障 的 特 征 信 息 ， 通 過 利 用 信 號 模 型 ， 直 接分 析 可 測 量 信 號 ， 提 取 特 征 值 ， 從 而 診 斷 出 故 障 。 一 個 設(shè) 備 的 故 障 ， 往 往 包 含 在 幾 種狀 態(tài) 信 息 中 ， 因 此 利 用 各 種 診 斷 方 法 對 同 一 個 故 障 進 行 綜 合 分 析 和 診 斷 就 顯 得 十 分 必要 ， 就 像 醫(yī) 生 診 斷 病 人 的 疾 病 一 樣 ， 要 盡 可 能 的 調(diào) 動 更 多 的 測 試 、 診 斷 方 法 ， 從 各 個方 面 、 各 個 角 度 進 行 判 斷 和 分 析 ， 最 終 得 到 正 確 的 診 斷 結(jié) 論 。 除 此 之 外 ， 各 種 狀 態(tài) 信息 要 通 過 一 些 特 定 的 測 試 手 段 獲 得 ， 存 在 各 種 測 量 誤 差 在 所 難 免 ， 對 這 些 已 測 得 的 信號 進 行 處 理 ， 以 便 去 除 雜 質(zhì) 數(shù) 據(jù) 、 提 高 設(shè) 備 故 障 診 斷 的 準(zhǔn) 確 率 也 是 非 常 重 要 的 。 把 現(xiàn)代 信 號 處 理 理 論 和 技 術(shù) 引 入 到 設(shè) 備 管 理 和 設(shè) 備 故 障 診 斷 當(dāng) 中 是 一 種 有 效 的 方 法 。 常 用的 信 號 模 型 有 小 波 變 換 、 相 關(guān) 函 數(shù) 、 頻 譜 自 回 歸 滑 動 平 均 等 等 ； 從 可 測 信 號 中 提 取 出的 特 征 值 常 用 的 有 頻 率 、 幅 度 、 方 差 等 。 以 信 息 處 理 技 術(shù) 為 基 礎(chǔ) ， 構(gòu) 成 了 20 世 紀(jì)60 年 代 到 80 年 代 設(shè) 備 故 障 診 斷 技 術(shù) 。階 段 三 ： 從 20 世 紀(jì) 80 年 代 中 后 期 到 90 年 代 初 期 ， 故 障 診 斷 技 術(shù) 進 入 了 智 能 診斷 的 新 時 期 。 隨 著 科 學(xué) 技 術(shù) 的 不 斷 發(fā) 展 ， 設(shè) 備 系 統(tǒng) 的 規(guī) 模 日 趨 增 大 ， 復(fù) 雜 程 度 更 加 提高 ， 生 產(chǎn) 的 效 率 與 過 去 相 比 也 是 有 質(zhì) 的 飛 躍 ， 利 用 專 家 人 工 分 析 判 斷 ， 對 信 號 進 行 處山東科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 設(shè)備故障診斷理論7理 已 經(jīng) 很 難 達 到 在 線 精 確 診 斷 的 要 求 。 這 時 出 現(xiàn) 的 專 家 系 統(tǒng) 和 人 工 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 在 一定 程 度 上 滿 足 了 上 述 的 要 求 ， 值 得 一 提 的 是 ， 在 某 些 方 面 專 家 診 斷 系 統(tǒng) 的 診 斷 能 力 與精 度 已 經(jīng) 能 夠 與 人 類 專 家 相 媲 美 。 但 是 ， 每 種 方 法 都 有 自 身 的 局 限 性 ， 同 樣 專 家 系 統(tǒng)在 知 識 獲 取 方 面 存 在 難 題 ， 所 以 不 太 可 能 獲 得 較 完 備 的 知 識 庫 ， 這 就 可 能 使 專 家 診 斷系 統(tǒng) 不 能 進 行 正 確 的 推 理 ， 想 要 得 到 正 確 的 結(jié) 論 就 更 無 從 談 起 。 特 定 的 專 家 系 統(tǒng) 的 應(yīng)用 范 圍 很 窄 ， 只 能 解 決 專 家 知 識 領(lǐng) 域 范 圍 內(nèi) 的 某 些 問 題 。 專 家 系 統(tǒng) 推 理 方 法 通 常 推 理速 度 較 慢 ， 效 率 較 低 。 機 器 學(xué) 習(xí) 、 數(shù) 據(jù) 挖 掘 等 開 始 發(fā) 展 ， 已 經(jīng) 應(yīng) 用 到 了 實 際 工 程 當(dāng) 中， 使 故 障 診 斷 技 術(shù) 智 能 化 的 程 度 大 為 提 高 。 由 于 智 能 診 斷 技 術(shù) 具 有 極 強 的 實 用 性 ， 它已 成 為 當(dāng) 今 故 障 診 斷 領(lǐng) 域 的 研 究 熱 點 之 一 。 故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢早 期 的 設(shè) 備 系 統(tǒng) 故 障 診 斷 ， 人 們 通 常 是 采 用 由 工 作 人 員 到 現(xiàn) 場 拆 卸 機 器 的 方 法 ，用 肉 眼 檢 查 故 障 的 發(fā) 生 點 ， 如 果 不 能 直 接 進 行 檢 查 ， 則 需 用 專 門 的 儀 器 進 行 參 數(shù) 測 量， 從 而 得 到 故 障 的 現(xiàn) 象 與 原 因 之 間 的 聯(lián) 系 ， 形 成 專 家 經(jīng) 驗 ， 以 此 指 導(dǎo) 設(shè) 備 系 統(tǒng) 的 修 理與 維 護 ； 后 期 提 出 了 基 于 模 型 的 故 障 診 斷 方 法 ， 通 過 觀 測 器 的 構(gòu) 造 ， 可 以 對 系 統(tǒng) 的 輸出 值 進 行 估 計 ， 將 估 計 值 與 測 量 值 進 行 比 較 ， 從 而 就 能 獲 取 故 障 信 息 ； 基 于 信 號 處 理的 故 障 診