故障诊断及相关应用_信号处理大论文
信号处理方法在发动机故障诊断的应用

信号处理方法在发动机故障诊断的应用随着现代工业的发展,汽车发动机的结构越来越复杂,对发动机故障诊断必然是要更加快速准确本文主要介绍了信号处理方法在发动机故障诊断中的应用。
标签:发动机;故障诊断;信号处理0 引言由于发动机所处工作环境恶劣和其结构复杂的特性极易出现故障。
为了预防和诊断故障则需要更多地了解发动机的工作状况,通过对比发动机工作过程中产生相关的相关信息来对发动机的故障进行分析、诊断,从而使诊断工作的便利性增加[1]。
1 振动信号测试方法在发动机工作过程中会产生大量的振动信号,当发动机出现某种故障的时候,其相应部位所产生的振动激励信号就会作用时间和能量强度发生一定的改变。
因此在对发动机故障诊断时通过对振动信号进行采集,然后对其进行分析、加工,把反映发动机故障的特征信息筛选出来,之后将信号处理后获得的特征参数与判别参数进行对比来确定发动机的运行状态,从而来判断发动机是否发生故障,这样可以快速准确的对发动机故障的种类进行识别[2]。
2 汽车发动机故障诊断信号处理方法通过信号处理方法对汽车发动机的故障诊断本质上就是对模式的辨认、识别和分类的问题。
从这两点来看,这种故障诊断的方法可以概括成对发动机的故障特征提取、对特征的模式进行识别和获取发动机的数据信息。
下面对信号处理的汽车发动机故障诊断的方法中主要的方法进行介绍。
2.1 主元分析法主元分析法是利用压缩数据的降维来简化数据集的技术,从而提取其中的关键信息[3]。
主元分析法实现对发动机故障诊断的方式是:通过把发动机正常工况下的数据按照主元分析法的方式建立一个主元模型,然后对发动机运行的信号进行测量,如果所测量的实际运行信号与之前建立的主元存在差异,则说明汽车发动机存在故障。
再通过对数据进行分析,分离出发动机的故障,该方法可以在大量干扰数据下提取出发动机的故障信号,对发动机的故障诊断十分有效。
2.2 小波变换小波分析是一种新的变换方法,其基本原理是:将连续变化的时域信号用小波域表示,联合时间尺度和频率细节来描述信号;小波变换在分析信号的局部特点时,能实现高频处高分辨率,低频处地分辨率的不同变换,对信号中的不同频率分量采用不同的分辨率来分析;再通过对信号的连续小波变换分解为多个尺度下的细节,从而对信号特征来进行提取。
故障诊断毕业论文

故障诊断毕业论文故障诊断毕业论文在现代社会中,科技的快速发展使得各种设备和系统得以广泛应用。
然而,随着设备和系统的复杂性增加,故障的发生也变得更加频繁。
这就需要我们能够快速准确地诊断和解决问题,以确保设备和系统的正常运行。
因此,故障诊断成为了一个备受关注的领域,也是我选择的毕业论文主题。
故障诊断是指通过分析和判断故障现象,找出故障原因并采取相应的措施来解决问题的过程。
它在各个领域都有广泛的应用,比如工业生产、交通运输、医疗设备等。
而我选择的研究对象是电子设备中的故障诊断。
首先,我将介绍故障诊断的基本原理。
故障诊断的基本原理是通过收集和分析故障现象的相关信息,找出故障的根本原因。
这包括了故障的发生时间、频率、故障现象的表现等。
通过对这些信息的分析,我们可以逐步缩小故障的范围,并最终找到故障的根本原因。
在这个过程中,我们需要运用各种故障诊断工具和技术,比如故障模式识别、故障树分析等。
接下来,我将介绍故障诊断的方法和技术。
故障诊断的方法和技术有很多种,其中比较常用的包括基于规则的诊断、基于模型的诊断和基于统计的诊断。
基于规则的诊断是指通过建立一系列的规则和规则库,根据故障现象的特征来判断故障的原因。
基于模型的诊断是指通过建立系统的数学模型,利用模型和实际数据之间的差异来判断故障的原因。
基于统计的诊断是指通过对大量的故障数据进行统计分析,找出故障的规律和特征,从而判断故障的原因。
这些方法和技术各有优劣,需要根据具体情况选择合适的方法。
然后,我将介绍故障诊断的挑战和难点。
故障诊断的挑战主要体现在以下几个方面:首先,设备和系统的复杂性增加,导致故障的种类和原因变得更加多样化。
其次,故障现象可能会受到多种因素的影响,使得故障的判断和诊断更加困难。
再次,故障现象可能会变化和演化,需要我们能够及时跟进和调整诊断策略。
最后,故障诊断需要大量的数据和信息支持,但是获取和处理这些数据和信息也是一个挑战。
最后,我将介绍我在故障诊断方面的研究和成果。
铁路信号毕业论文15篇(铁路信号设备故障诊断问题分析)

铁路信号毕业论文15篇铁路信号设备故障诊断问题分析铁路信号毕业论文摘要:铁路信号工程施工中的技术交底,是指在某一单位工程开工前,或一个分项工程施工前,有两次重要的技术交底,一是在建设单位主持下,由设计单位向施工单位进行交底。
二是由施工单位主管领导会同项目主管工程师向参与施工的人员进行的技术交底,其目的是使参加施工人员对工程特点、技术质量要求、施工方法与措施方面有一个较详细的了解,以便于科学的组织施工,避免技术质量等事故的发生。
关键词铁路信号毕业铁路论文铁路铁路信号毕业论文:铁路信号设备故障诊断问题分析摘要:对列车的运行进行组织、指挥、信息传递并让列车的安全有效运行得到保障的基础设施之一是铁路信号设备,作为一项重要的设施可以促进国内铁路运输的效率,也为列车工作人员的工作提供良好的保障。
当前,国内对铁路信号设备故障的诊断方式有很多,笔者在文本中对国内常见的诊断故障的方法以及常见的问题进行深入的研究,以期进一步促进国内铁路信号设备故障诊断水平,保障列车安全、平稳的运行。
关键词:铁路;信号设备;故障诊断;问题分析进入新世纪后,国内铁路事业获得长远的发展,作为保障列车平稳运行的设备之一———铁路信号设备也逐步走向专业化、自动化、密集化。
当前,国内很多机构都在研究诊断信号设备故障的方法,取得了很大的进展和可喜的成就。
我们都知道,要想保障列车的平稳运行,必须保障铁路信号设备安全稳定的工作。
就国内当前铁路信号设备实际的发展情况来看,其中还存在一些问题。
笔者在文本中对国内常见的诊断故障的方法以及常见的问题进行深入的研究,以期进一步促进国内铁路信号设备故障诊断水平,保障列车安全、平稳的运行。
1常见铁路信号设备故障诊断方法及措施分析1.1传统故障诊断方法。
我们所说的传统的诊断故障方法,指的是具有丰富经验的工作人员在对故障设备进行仔细的排查之后,现场分析并处理故障的老方法。
其中压缩法、逻辑推理法、比较法、观察法等比较常见,在实际的工作中这几种方法也比较常用。
故障诊断及相关应用

故障诊断及相关应用摘要故障诊断技术是一门以数学、计算机、自动控制、信号处理、仿真技术、可靠性理论等有关学科为基础的多学科交叉的边缘学科。
故障诊断技术发展至今,已提出了大量的方法,并发展成为一门独立的跨学科的综合信息处理技术,是目前热点研究领域之一。
我国的一些知名学者也在这方面取得了可喜的成果。
关键字:故障诊断,信息处理1故障诊断技术的原理及基本方法按照国际故障诊断权威,德国的Frank P M教授的观点,所有的故障诊断方法可以划分为3种:基于解析模型的方法、基于信号处理的方法和基于知识的方法。
1.1基于解析模型的故障诊断方法基于解析模型的方法是发展最早、研究最系统的一种故障诊断方法。
所谓基于解析模型的方法,是在明确了诊断对象数学模型的基础上,按一定的数学方法对被测信息进行诊断处理。
其优点是对未知故障有固有的敏感性;缺点是通常难以获得系统模型,且由于建模误差、扰动及噪声的存在,使得鲁棒性问题日益突出。
基于解析模型的方法可以进一步分为参数估计方法、状态估计方法和等价空间方法。
这3种方法虽然是独立发展起来的,但它们之间存在一定的联系。
现已证明:基于观测器的状态估计方法与等价空间方法是等价的。
相比之下,参数估计方法比状态估计方法更适合于非线性系统,因为非线性系统状态观测器的设计有很大困难,通常,等价空间方法仅适用于线性系统。
1.1.1参数估计方法1984年,Iserman对于参数估计的故障诊断方法作了完整的描述。
这种故障诊断方法的思路是:由机理分析确定系统的模型参数和物理元器件参数之间的关系方程,由实时辨识求得系统的实际模型参数,进而由关系方程求解实际的物理元器件参数,将其与标称值比较,从而得知系统是否有故障与故障的程度。
但有时关系方程并不是双射的,这时,通过模型参数并不能求得物理参数,这是该方法最大的缺点。
目前,非线性系统故障诊断技术的参数估计方法主要有强跟踪滤波方法。
在实际应用中,经常将参数估计方法与其他的基于解析模型的方法结合起来使用,以便获得更好的故障检测和分离性能。
故障诊断分析方法-结课论文

故障诊断分析方法比较摘要:小波变换作为信号处理的手段,逐渐被越来越多领域的理论工作者和工程技术人员重视和应用。
在机械系统和电气系统中,故障时常发生,为了诊断系统是否故障,小波分析是很好的方法。
小波分析的方法很多,小波的选择也很多类,为了研究哪种小波分析方法更加适合于故障检测。
论文将通过一个例子来分别采用功率谱、多分辨小波分析和小波包三种方法进行突发性故障诊断,来研究各自的分析特点。
并总结在故障发生时,一个更加好的分析方法。
关键词:故障功率谱多分辨分析小波包分析正文:在对机械设备进行故障检测时,通常采用对振动信号进行频谱分析找出奇异点的方法来实现设备监测。
傅里叶变换是频谱分析的主要工具,其方法是研究函数在傅里叶变换后的衰减以推断函数是否具有奇异性及奇异性的大小,但傅里叶分析只能确定一个函数奇异性的整体性质而难以确定奇异点空间的位置分布情况,这一局限性导致了频谱分析不能精确的确定信号的奇异性特点,给进一步分析信号的规律带来了一定的障碍。
而在傅里叶基础上发展而来的功率谱可以识别不同信号的故障信号。
将正常信号的功率谱与运行过程中不断连续收集的信号功率谱进行对比,功率谱异常就表示机械系统有故障,不同类型的故障会有不同类型的频谱特征,从故障信号的功率谱中可以识别故障的类型。
然而利用传统的频谱分析方法只能从频谱图上了解故障信号的所包含的频率成分,而无法确定具体的频率成分的震动形式。
无法对具体的频率成分进行分析,难以直接描述机械的状态。
小波分析是近十年发展起来的一门适用于时变信号分析的新兴工具,它可以把时域信号变换到时间—尺度域中,在不同尺度下观察不同的局部化特性。
在信号突变时,其小波变换后的系数具有模量极大值,可通过对模的极大值点的检测来确定故障发生的时间点。
在从小波基础上发展的小波包,对各个子小波空间做出更加细致的分解,其对应的频带被进一步分解,这使得时—频分析能聚焦于任意的细节,在故障诊断时,可从细节上分析故障。
频域分析在故障诊断和故障处理中的应用研究

频域分析在故障诊断和故障处理中的应用研究1. 引言随着现代工业的高速发展,设备故障诊断和处理变得越来越重要。
频域分析作为一种常用的信号处理方法,在故障诊断和处理领域发挥着重要作用。
本文将探讨频域分析在故障诊断和处理中的应用。
2. 频域分析的基本原理频域分析是将时域信号转化为频域信号的过程。
它通过将时域信号进行傅里叶变换,将其分解为不同频率的成分,从而得到信号的频谱分布。
频域分析可以帮助我们了解信号的频率特性、幅值特性和相位特性。
3. 频域分析在故障诊断中的应用3.1 故障特征频率提取频域分析可以帮助我们提取故障特征频率,从而判断故障的类型。
不同故障类型对应的故障特征频率是不同的,在频域中可以清晰地识别出故障所对应的频率成分,从而精确诊断故障。
3.2 振动信号分析振动信号常常用于故障诊断,频域分析可以帮助我们分析振动信号的频率成分。
通过对振动信号进行频域分析,我们可以分析设备的动态特性、共振现象和振动幅值。
这对于故障诊断和预防很重要。
3.3 声音信号分析声音信号在故障诊断中也是常用的,频域分析可以用于分析声音信号的频谱特性。
不同故障类型会产生不同的声音频谱特征,通过对声音信号进行频域分析,我们可以精确地判断故障类型。
4. 频域分析在故障处理中的应用4.1 滤波处理频域分析可用于滤波处理。
通过分析信号的频率成分,我们可以选择性地滤除不需要的频率成分,从而得到干净的信号,减少噪声干扰,有利于故障处理。
4.2 故障模式识别频域分析可以帮助我们建立故障模式,从而实现故障的自动识别和分类。
通过对正常操作和故障状态下信号的频域特征进行比较和分析,我们可以建立故障模式,从而帮助我们快速准确地识别故障。
4.3 故障预测频域分析可用于故障预测。
通过对设备的频域信号进行长期监测和分析,我们可以检测到设备运行状态的变化并预测可能的故障。
这有助于我们及时采取预防和维护措施,降低停机时间和维修成本。
5. 案例研究为了验证频域分析在故障诊断和处理中的应用,我们进行了一些实际案例的研究。
控制系统故障诊断技术的研究与应用

控制系统故障诊断技术的研究与应用随着现代化的不断发展,控制系统在人们的生活和工作中扮演着越来越重要的角色。
但是,由于复杂性和多变性,某些情况下系统可能会发生故障,从而导致不良的后果。
为了解决这一问题,人们开始关注控制系统故障诊断技术。
本文将探讨控制系统故障诊断技术的研究与应用。
一、控制系统故障诊断技术的基本原理控制系统故障诊断技术通常采用监控子系统中的传感器、执行器和控制器等硬件,以及计算机软件系统进行实时分析,检测和诊断故障。
当系统出现故障时,监控软件可以自动报告故障,并提供相应的修复方法。
这种技术具有高效性、准确性和实时性等优点。
二、控制系统故障诊断技术的分类根据故障诊断技术的不同特性和应用场景,控制系统故障诊断技术可以分为硬件诊断和软件诊断。
其中,硬件诊断主要涉及对控制系统中的硬件设备进行故障检测和分析。
而软件诊断则是通过分析控制软件所产生的信号,对软件系统中的故障进行诊断和分析。
三、控制系统故障诊断技术的研究现状目前控制系统故障诊断技术的研究主要分为以下两种情况:1、基于模型的故障诊断技术基于模型的故障诊断技术是通过对系统进行建模,然后根据建模结果进行故障分析和诊断。
这种技术的主要优点是能够对系统进行全面的分析和诊断,并能够自动报告故障,提高系统可操作性。
2、基于数据驱动的故障诊断技术基于数据驱动的故障诊断技术是通过对系统运行时产生的数据进行分析和处理,完成故障检测和分析。
这种技术的主要优点是简化了系统建模过程,从而减少了成本,同时具有较高的实用性。
四、控制系统故障诊断技术的应用基于目前控制系统故障诊断技术的发展,该技术已经广泛应用于航空、汽车、机器人、化工等多个领域,并且在工业制造、军事防御、安全监控等方面大有用武之地。
例如,在电力监控系统中,该技术可以用于能源计算和负荷监控。
在大型汽车制造厂中,该技术可以用于检测车辆缺陷和故障。
它的应用范围和潜力不断扩大,可望在未来发展。
总之,控制系统故障诊断技术是一项极具前瞻性和实用性的技术,可以为我们的生活和工作带来更多的便利和安全。
故障诊断技术研究及其应用

故障诊断技术研究及其应用
随着我国产业部门的快速发展,工业自动化技术的应用已经迅猛发展,自动化系统在各领域的广泛应用,特别是在大型机械设备中日益重要。
但是,这种设备的操作越复杂,维护就越困难,其中一个主要的瓶颈是故障
诊断技术发展的瓶颈。
故障诊断是检查系统,设备和组件运行异常原因的一种技术,通过诊断,可以及时发现和确定出现故障的原因,进而有效地解决故障,达到安
全稳定运行的目的。
以往的设备故障维护,主要靠技术人员的经验和技巧,可以有效地解决故障,但其维护效率较低,诊断耗时较长,受到技术人员
水平的限制。
为了提高设备故障的诊断效率和精度,智能故障诊断技术发展起来。
智能诊断使用了多种智能技术,如神经网络,模糊控制和规则推理等,利
用这种技术搭建模型,可以有效预测故障的发生,并且能够灵敏、准确地
诊断出故障的类型和原因。
另外,基于传感器的故障诊断技术也应运而生,其结合模式识别,可
以对设备的状态进行实时监测,在设备故障发生时能够及时发现,准确定位,降低了设备的维护成本,提高了设备的故障诊断的精确度和效率。
此外。
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故障诊断及相关应用摘要故障诊断技术是一门以数学、计算机、自动控制、信号处理、仿真技术、可靠性理论等有关学科为基础的多学科交叉的边缘学科。
故障诊断技术发展至今,已提出了大量的方法,并发展成为一门独立的跨学科的综合信息处理技术,是目前热点研究领域之一。
我国的一些知名学者也在这方面取得了可喜的成果。
关键字:故障诊断,信息处理1故障诊断技术的原理及基本方法按照国际故障诊断权威,德国的Frank P M教授的观点,所有的故障诊断方法可以划分为3种:基于解析模型的方法、基于信号处理的方法和基于知识的方法。
1.1基于解析模型的故障诊断方法基于解析模型的方法是发展最早、研究最系统的一种故障诊断方法。
所谓基于解析模型的方法,是在明确了诊断对象数学模型的基础上,按一定的数学方法对被测信息进行诊断处理。
其优点是对未知故障有固有的敏感性;缺点是通常难以获得系统模型,且由于建模误差、扰动及噪声的存在,使得鲁棒性问题日益突出。
基于解析模型的方法可以进一步分为参数估计方法、状态估计方法和等价空间方法。
这3种方法虽然是独立发展起来的,但它们之间存在一定的联系。
现已证明:基于观测器的状态估计方法与等价空间方法是等价的。
相比之下,参数估计方法比状态估计方法更适合于非线性系统,因为非线性系统状态观测器的设计有很大困难,通常,等价空间方法仅适用于线性系统。
1.1.1参数估计方法1984年,Iserman对于参数估计的故障诊断方法作了完整的描述。
这种故障诊断方法的思路是:由机理分析确定系统的模型参数和物理元器件参数之间的关系方程,由实时辨识求得系统的实际模型参数,进而由关系方程求解实际的物理元器件参数,将其与标称值比较,从而得知系统是否有故障与故障的程度。
但有时关系方程并不是双射的,这时,通过模型参数并不能求得物理参数,这是该方法最大的缺点。
目前,非线性系统故障诊断技术的参数估计方法主要有强跟踪滤波方法。
在实际应用中,经常将参数估计方法与其他的基于解析模型的方法结合起来使用,以便获得更好的故障检测和分离性能。
1.1.2状态估计方法1971年,Beard首先提出故障诊断的检测滤波器的概念,标志着基于状态估计的故障诊断方法的诞生。
它的基本思想是:重构被控过程状态,通过与可测变量比较构成残差序列,再构造适当的模型并采用统计检验法,从残差序列中将故障检测出来,并做进一步地分离、估计与决策。
常用的状态估计方法主要包括自适应非线性观测器方法、非线性未知输入观测器方法和滤波器方法。
在能够获得系统精确数学模型的情况下,状态估计方法是直接有效的,但在实际中这一点往往很难满足。
所以,对状态估计方法的研究主要集中在提高检测系统对建模误差、扰动和噪声等未知输入的鲁棒性及系统对于早期故障的灵敏度。
1.1.3等价空间方法等价空间方法的基本思想就是:利用系统的输入、输出的实际测量值检验系统数学模型的等价性(即一致性),以检测和分离故障。
1.2基于信号处理的故障诊断方法此方法的主要思想是:利用信号分析理论获得系统时域和频域中较深层次的多种特征向量,利用这些特征向量与系统故障源之间的关系判断故障源的位置。
此方法主要用于诊断对象的解析模型难以建立,但系统的一些状态或者输出参数可以测量的系统。
基于信号处理的方法主要有:基于Kullback信息准则的故障检测;基于自适应滑动窗格形滤波器的故障检测;基于小波变换的故障诊断。
1.2.1基于Kullback信息准则的故障检测此方法是利用Kullback信息准则度量系统的变化,在不存在未建模动态特性时,将其与阈值比较,从而实现故障检测的方法。
首先,基于Goodwin随机嵌入方法将未建模动态特性当作软界估计,利用遗传算法和梯度方法辨识系统的参数和软界。
在Kullback信息准则中引入一个新指标评价未建模动态特性,合理设置阈值,设计合适的决策方案,实现鲁棒故障检测。
由于未建模动态特性的软界不能在线辨识,此方法尚不能在线实现。
1.2.2 1.2.2 基于自适应滑动窗格形此方法的基本思想是:取一个滑动窗内的系统输入和输出数据,利用自适应格形滤波器生成残差序列。
当系统处于正常状态时,残差序列将是零均值固定方差的高斯过程;如果系统发生了故障,则由故障引起的过渡过程将导致残差序列的均值或方差变化。
通过构造合适的检验统计量,对残差序列进行假设检验,可以在线检测出系统的故障。
此方法适用于突变和缓变故障的检测,且不需要系统的准确数学模型和先验知识。
1.2.3 1.2.3 基于小波变换的故障诊断此方法是一种新的信号处理方法,是一种时间尺度分析方法,具有多分辨力分析的特点。
连续小波变换可区分信号突变和噪声,离散小波变换可检洳随机信号的频率结构的突变。
主要方法有:利用观测信号的奇异性进行故障诊断;利用观测信号的频率结构变化进行故障诊断。
小波变换不需要系统的数学模型,对噪声的抑制能力强,有较高的灵敏度,运算量也不大,是一种很有前途的故障诊断方法。
1.3基于知识的故障诊断方法此方法的主要思想是:在知识的层次上,以知识处理技术为基础,实现辩证逻辑与数理逻辑的集成,符号处理与数值处理的统一,推理过程与算法过程的统一,通过在概念和处理方法上的知识化实现系统的故障诊断。
它不需要系统的定量数学模型,也更适合于非线性系统领域。
基于知识的方法还可以分为基于症状的方法和基于定性模型的方法。
基于知识的方法主要有:基于专家系统的方法、基于模糊的方法、基于神经网络的方法、基于故障树的方法和基于知识观测器的方法等。
1.3.1基于专家系统的方法专家系统的诊断机理是根据专家丰富的实践经验,专家分析问题和解决问题的思路,建立故障诊断的知识库、规则库和推理机,设计一个计算机程序,根据知识库提供的知识,规则库提供的规则和推理机提供的推理机制进行故障诊断。
专家系统主要缺点是知识获取的“瓶颈”问题。
由于专家知识的局限性和知识表示难度大,造成知识库不够完备。
另外,它还缺乏自学习自完善能力,不能在实例中自我完善,而且,系统的能力限于知识库中仅有的规则,对系统的新故障和系统设计边缘问题的求解具有脆弱性。
1.3.2基于模糊的方法模糊逻辑提供了表达和处理模糊逻辑概念的机制,能够处理故障诊断中的不确定信息和不完整信息。
模糊故障诊断方法是利用集合论中的隶属度函数和模糊关系矩阵的概念来解决故障与征兆之间的不确定关系。
目前,模糊故障诊断有3种基本方法:1)先建立故障现象与故障征兆之间的模糊关系矩阵,再通过模糊关系方程进行故障诊断;2)先建立故障与征兆之间的模糊知识库,再进行模糊逻辑推理;3)先对原始采样数据进行模糊聚类处理,再通过评价划分系数和分离系数等进行故障诊断。
具体的应用形式有:基于模糊模型的故障诊断方法;基于自适应模糊阈值的残差评价方法;基于模糊聚类的残差评价方法;基于模糊逻辑的残差评价方法和基于模糊模式识别的故障诊断方法。
1.3.3基于神经网络的方法由于神经网络具有自组织、自学习、联想记忆、拟合任意连续非线性函数、并行处理、分布式存储和全局作用的能力,使其在非线性系统的故障诊断方面有很大的优势。
具体的应用方式有:1)神经网络诊断系统。
对特定问题建立适当的神经网络故障诊断系统,可以从其输入数据(代表故障症状)直接推出输出数据(代表故障原因),从而实现故障检测与诊断;2)采用神经网络产生或评价残差。
3)采用神经网络作进一步诊断。
4)采用神经网络作自适应误差补偿。
神经网络故障诊断方法的不足之处在于未能充分利用特定领域中专家积累起来的宝贵经验,只利用一些明确的故障实例,而且,需要足够的学习样本才能保障诊断的可靠性。
由于神经网络从故障实例中学习的知识只是分布权值,因此,诊断推理过程不能够解释。
在对复杂系统进行诊断时,往往由于网络规模过于庞大和学习训练时间太长等问题,降低了神经网络的实用性。
1.3.4基于故障树的方法故障树是表示系统特定事件与它的各个子系统或各个元部件故障之间逻辑关系的逻辑结构图。
它是一种倒树状结构,以系统最不希望事件为顶事件,以可以导致顶事件发生的其他事件为中间事件和底事件,并用逻辑门表示事件之间的联系。
故障树分析法是1961年由美国贝尔实验室的Watson H A和Haasl D F首先提出来的。
在利用故障树进行故障搜寻与诊断时,根据搜寻方式不同,可分为逻辑推理诊断法和最小割集诊断法。
基于故障树的故障诊断方法兼顾基于规则和基于定量模型故障诊断方法的优点,并且,图论和信息论的发展使故障搜寻和分析更加准确和便捷,因而,故障树方法是故障诊断方法发展的主要方向之一。
但它的不足之处是建立故障树的工作很麻烦,工作量很大,有可能漏掉重大的元件或部件故障;由于故障树分析法的理论性较强,逻辑性较严密,对分析人员的经验和知识水平要求较高,不便于该方法的推广。
1.3.5基于知识观测器的方法知识观测器由4部分组成:(1)定性模型,用来预测系统的行为,它主要是用定性仿真或符号有向图进行推理;(2)差异检测器,用来检测实际症状与预测症状之间的差异,可以用隶属度函数表示;(3)候选者产生器,根据差异提出可能的故障源,一般用有限搜索法进行搜索;(4)诊断策略,用来协调整个循环搜索过程,确保模型与实际过程的症状相匹配。
这种基于定性模型的故障诊断方法比起传统的专家系统方法,大大简化了知识获取的过程。
2故障诊断技术的应用研究热点我们知道,故障诊断的方法有很多种,但是随着对技术使用范围越来越广泛,多种故障诊断方法的结合将成为故障诊断方法研究的热点。
将多种故障诊断方法相结合能够充分地获取知识、利用知识,进而提高故障诊断系统的性能,主要的研究方向有:(1)专家系统与神经网络的结合:神经网络实现的是右半脑直觉形象思维的特性,而专家系统理论与方法实现左半脑逻辑思维的特性,二者有着很强的互补作用。
因此,可以利用神经网络的自学习、并行运算等优点来弥补专家系统的知识获取困难和知识推理的无穷递归等不足。
但神经网络模型和算法的不成熟和缺乏推理解释能力成为神经网络应用的最大不足。
(2)将具有自学习特性的神经网络和具有局部刻画能力的小波结合起来所形成的小波神经网络具有自适应分辨性和良好的容错性。
但小波基的选取和神经网络结构的确定等还没有规律可循,仍需要今后继续研究。
(3)模糊方法与神经网络相结合可以在神经网络框架下引入定性知识,用语言描述的规则构造网络,使网络中的权值有明显的意义,同时,保留了神经网络的学习机制。
但如何选取合适的隶属度函数,使模糊集合的描述更符合系统的实际情况是今后研究的一个主要问题。
(4)还有许多其他的结合方法有待进一步研究,如,模糊理论与故障树的结合、小波变换与模糊理论的结合、模糊理论与专家系统的结合等,这些多种方法相结合形成的混合故障诊断方法将是今后故障诊断方法研究的重点。
新的数学工具为传统故障诊断方法研究开辟了崭新的途径,主要的研究方向有:(1)针对高维数据会给神经网络带来结构复杂、训练速度和收敛过慢等问题,将粗糙集引入神经网络故障诊断方法引起了广大学者的注意。