【正文】 ................................................ 5 前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ............................................ 6 BP 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法 ................................................ 7 學(xué)習(xí)算法 .................................................. 7 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程 ....................................... 11 第三章 異步電動(dòng)機(jī)在 MATLAB 中的建模仿真及故障設(shè)置 ...................... 12 異步電動(dòng)機(jī)在 MATLAB 中的建模 .................................... 12 選擇模塊 ................................................. 12 搭建模塊 ................................................. 12 模塊參數(shù)設(shè)置 ............................................. 13 三相異 步電動(dòng)機(jī)故障設(shè)置及故障特征提取 ........................... 16 故障設(shè)置 ................................................. 17 故障仿真 ................................................. 18 特征量提取及預(yù)處理 ....................................... 23 第四章 故障診斷實(shí)例 ................................................... 26 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 .............................................. 26 BP 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) .................................................... 26 網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建 ................................................. 26 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練與測(cè)試 ........................................... 27 結(jié) 論 ................................................................. 30 參考文獻(xiàn) .............................................................. 31 附 錄 ................................................................. 33 致 謝 ................................................................. 36 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 第一章 緒 論 異步電動(dòng)機(jī) 工作原理 及用途 三相異步電動(dòng)機(jī)也被稱(chēng)作感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)其定子側(cè)通入電流以后，部分磁通將穿過(guò)短路環(huán)，并在短路環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。 faults diagnosis。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 。 關(guān)鍵詞 :三相異步電動(dòng)機(jī) 。 通過(guò)選擇足夠的故障樣本來(lái)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) , 將代表故障的信息輸入訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后 , 由輸出結(jié)果就可以判斷發(fā)生的故障種類(lèi)。 針對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī) 的接地短路的外部故障， 提出了一種基于 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法 ,然后 利 用 FFT 分析 , 將振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 摘 要 主要闡述了 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在直流電動(dòng)機(jī)故障診斷方面的應(yīng)用。內(nèi)容包括 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立 , 基于 Matlab simulink的網(wǎng)絡(luò)仿真 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況直接影響到生產(chǎn)的正常進(jìn)行 ，因此 研究電機(jī)故障診斷技術(shù)，具有重大的理論意義和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益 。 對(duì)所采集異步電動(dòng)機(jī)的 定子轉(zhuǎn)矩 電流進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理與特征提取、歸一化后，把這些特征參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸 入，經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練，以判斷系統(tǒng)狀態(tài)，識(shí)別系統(tǒng)的故障。 仿真和 測(cè)試結(jié)果表明了該方法的有效性和正確性 。故障診斷 。BP算法 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) Abstract The application of BP neural work in the fault diagnosis of motor is explained. It contains setting up of the work and the work simulation based on Matlab simulink under the programming language environment .As the working status of the threephase asynchronous motors directly impact on the daily order of production activity， it is very important to investigate the fault diagnosis techniques for the three—phase asynchronous motors. So it is of great theoretical and socioeconomic benefits to study on electrical fault diagnosis technology． Aim at the faults of therephase asynchronous motors such as ground fault, brings out one method of fault diagnosis based on BP neural work, then by FFT analysis, the frequency information of vibration is used as the training specimen of neural work. This method used characteristic information of asynchronous motor such as stator current finishes data preprocessing， feature extraction， and normalization. Then it uses these characteristic parameters as the inputs of the neura1 work， studies and trains， judges the state of system， and recognizes the fault of system. When symptoms that represent faults are input to the t rained neural work, the type of fault can be determined in the output of the neural work. The simulation and the test results point out its validity and correctness. Keywords: threephase asynchronous motors。 neural work。短路環(huán)內(nèi)的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒(méi)有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠以及質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，從而被廣泛應(yīng)用于家用電器、電動(dòng)縫紉機(jī)、食品加工機(jī)以 及各種電動(dòng)工具、小型機(jī)電設(shè)備中 ,在工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防工業(yè)以及其他各行各業(yè)中應(yīng)用也非常廣泛。 轉(zhuǎn)子故障是因?yàn)殡姍C(jī)頻繁 啟動(dòng)和過(guò)載運(yùn)行使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)易產(chǎn)生疲勞 ，使之逐漸產(chǎn)生斷裂或開(kāi)焊，引起故障。主要是由絕緣破壞而引起的不同形式的故障 。 具體故障表現(xiàn)為 過(guò)載、堵轉(zhuǎn)、斷相、電壓不平衡、接地、過(guò)壓、欠壓等幾種類(lèi)型。 短路故障包括供電線(xiàn)路的短路與電動(dòng)機(jī)內(nèi)部各繞組間對(duì)稱(chēng)的斷路。 故障診斷方法 三相異步電動(dòng)機(jī) 故障診斷方法主要有以下幾種： (1)基于信號(hào)變換的 故障 診斷方法； (2)基于專(zhuān)家系統(tǒng)的 故障 診斷 方法； 該方法是根據(jù)被診斷系統(tǒng)的專(zhuān)家以往經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 將其歸納成規(guī)則，并運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則通過(guò)規(guī)則推理來(lái)進(jìn)行故障診斷 。 (4)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ ANN）的 故障 診斷方法 ]5[ 。網(wǎng)絡(luò)的特性有其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、神經(jīng)元特征、學(xué)習(xí)和訓(xùn)練 規(guī)則所決定。而且網(wǎng)絡(luò)可以連續(xù)學(xué)習(xí)，如果環(huán)境發(fā)生改變，這種映射關(guān)系還可以自適應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整。下面以單隱層 BP網(wǎng)絡(luò)為例，介紹基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷的方法和特點(diǎn)。首先利用一組故障樣本對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，以確定網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)（中間層的傳遞函數(shù)和神經(jīng)元數(shù)目）和參數(shù)（神經(jīng)元時(shí)間的連接權(quán)值和閾值）。 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障診斷具有以下特點(diǎn)： ● 可用于系統(tǒng)模型未知或系統(tǒng)模型較為復(fù)雜，以及非線(xiàn)性系統(tǒng)的故障模式識(shí)別。 ● 對(duì)系統(tǒng)含有不確定因素、噪聲及輸入模式不完備的情況下不太敏感。 典型的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別功能的診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。首先，基于一定數(shù)量的訓(xùn)練樣本集（通常稱(chēng)為“征兆－故障”數(shù)據(jù)集）對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到期望的診斷網(wǎng)絡(luò)；其次，根據(jù)當(dāng)前診斷輸入對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行診斷，診斷的過(guò)程即為利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行前向計(jì)算的過(guò)程。此外，盡管神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的故障診斷是兩種不同的診斷方法，但兩者是緊密聯(lián)系在一起的。 前 向 BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法屬于有導(dǎo)師型的。訓(xùn)練好的 BP網(wǎng)絡(luò)計(jì)算速度快、內(nèi)存消耗低，可用于實(shí)時(shí)檢測(cè)和診斷。利用 BP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障診斷的一般步驟和注意事項(xiàng)如下： １）確定合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和規(guī)模，尤其是網(wǎng)絡(luò)中間層神經(jīng)元個(gè)數(shù)的選擇是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定和網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵。訓(xùn)練樣本集用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，而測(cè)試集用于監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的效果和推廣能力。測(cè)試樣本集的選擇應(yīng)該滿(mǎn)足“交叉檢驗(yàn)（ Cross Validation）＂的原則。 ４）根據(jù)診斷輸入，利用 BP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行診斷 ]2[ 。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有高度的并行結(jié)構(gòu)和并行實(shí)現(xiàn)能力，具有高速尋 找優(yōu)化解的能力，能夠發(fā)揮計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力，可很快的找到優(yōu)化解。這一特性有助于處理非線(xiàn)性問(wèn)題。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷實(shí)現(xiàn)步驟 異 步 電 動(dòng) 機(jī)建 模故 障 設(shè) 置 特 征 量 提 取 數(shù) 據(jù) 歸 一 化網(wǎng) 絡(luò) 訓(xùn) 練故 障 測(cè) 試建 立 神 經(jīng) 網(wǎng)絡(luò) 圖 12 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷流程圖 基于 BP網(wǎng)絡(luò)的 異步電動(dòng)機(jī)故障診斷內(nèi)容及步驟如圖 12所示 。 ： 本文主要針對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)供電電路單相接地和兩相接地進(jìn)行故障設(shè)置 。 ：用 合適訓(xùn)練數(shù)據(jù) 進(jìn)行訓(xùn)練 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 第二章 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) （ Artificial Neural Network,ANNs） ,也稱(chēng)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ NNs） ,是模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息處理的一種數(shù)學(xué)模型。目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用于很多領(lǐng)域。 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) BP網(wǎng)絡(luò)是一種多層前饋型神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)，其神經(jīng)元的傳遞是 S型函數(shù)，輸出量為 0到 1