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【6h】

基于IPSO--SVM和DBN的电动阀门故障诊断研究

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摘要

第1章绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1阀门故障诊断方法

1.2.2小波包信号处理技术

1.2.3智能故障诊断方法

1.3研究目标及主要内容

1.3.1研究目标

1.3.2主要内容

1.4论文结构安排

第2章基于小波包变换的电动阀门信号处理方法

2.1小波包变换

2.1.1小波变换基本理论

2.1.2小波包变换基本理论

2.1.3小波变换与小波包变换比较

2.1.4 Daubechies小波介绍

2.2阀门驱动电机故障特征提取

2.2.1实验装置及实验数据采集

2.2.2振动信号的小波包分解

2.2.3振动信号的特征提取

2.3基于小波包能量熵的阀门故障检测

2.3.1基本概念

2.3.2实例分析

2.4本章小结

第3章基于IPSO-SVM的电动阀门故障诊断方法

3.1支持向量机基本理论

3.1.1统计学习基本理论

3.1.2支持向量机分类原理

3.1.3支持向量机多分类器算法

3.2标准粒子群算法

3.2.1基本形式

3.2.2控制参数

3.2.3算法流程

3.3改进粒子群算法

3.3.1对粒子速度与位置更新策略的改进

3.3.2对惯性权重搜索方法的改进

3.4 IPSO-SVM算法流程

3.5 IPSO-SVM的电动阀门故障诊断实例分析

3.5.1样本建立

3.5.2结果分析

3.5.3参数设置分析

3.6本章小结

第4章基于声发射信号的电动阀门内漏状态识别

4.1声发射基本理论

4.1.1声发射产生机理

4.1.2声发射信号检测技术的特点

4.13声发射信号的特征参数

4.2电动闸阀内漏实验

4.2.1声发射采集系统

4.2.2实验方案

4.3.1一般时域特征参数提取

4.3.2小波包分解特征参数提取

4.3基于深度置信网络的阀门内漏程度评估

4.3.1深度置信网络结构

4.3.2深度置信网络训练方法

4.3.3实例分析

4.4本章小结

第5章电动阀门故障诊断系统开发与测试

5.1系统设计

5.1.1设计目标

5.1.2系统功能设计

5.2.1用户登录管理模块

5.2.2数据库管理模块

5.2.3状态监测模块

5.2.4信号小波包分析模块

5.2.5模型训练模块

5.2.6故障诊断模块

5.3系统功能测试

5.3.1阀门驱动电机相不平衡故障

5.3.2阀门内漏故障

5.3.3阀门填料受损故障

5.3.5测试结果分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

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摘要

阀门设备是热力系统中极为常见的机械产品,在系统中主要实现流体控制或保护系统安全功能。一个现代化的核电厂中阀门数量众多,阀门在核电厂中主要承担控制介质传输的职责,是实现核电厂正常运行的必要组成部分。由于阀门在执行相应功能时,开闭频繁,很容易导致阀门质量退化,从而引发事故。在核工程相关的故障中,阀门导致的故障约占70%,而其中,发生故障的阀门主要为切断型阀门,其中闸阀故障占比高达35%以上。阀门工作的可靠性与核电厂运行的安全性息息相关。 因此,本文以电动闸阀为研究对象,搭建电动阀门运行实验台,采集电动闸阀正常及故障状态下的信号,对电动闸阀的信号处理、故障诊断、故障程度评估等关键技术进行研究,提出了适用于电动阀门的故障诊断方法并开发出一套电动阀门故障诊断系统。主要研究工作如下: (1)采用小波包分解(Wavelet Packet Decomposition,WPD)的方法对电动阀门驱动电机振动信号进行特征提取,将小波包重构节点的能量比作为提取的特征参量;研究基于小波包能量熵的故障检测方法,将能量熵作为检测指标,判断是否发生故障。 (2)采用改进的粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)对支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的参数进行寻优,解决SVM最优参数确定困难以及粒子群算法易陷入局部最优问题并增强SVM模型的泛化能力。提取电动阀门正常及故障状态振动信号特征参量作为样本,训练并建立IPSO-SVM故障诊断模型,使其能够识别电动阀门不同运行状态。 (3)采用声发射传感器检测阀门是否发生内漏故障;采用深度置信网络(Deep Belief Network,DBN)方法实现基于电动阀门声发射信号的阀门内漏程度近似评估。 (4)以电动闸阀为对象,采用C#4.0编程语言开发出一套集状态监测、故障诊断和故障程度评估、信号特征提取、模型训练等多种功能于一体的电动闸阀故障诊断系统,并通过实验数据测试各模块功能,验证系统功能的有效性。 实例结果表明研究方法能够正确识别电动阀门的运行状态,且能够对电动阀门内漏程度做出较为准确的评估;系统测试结果验证了电动阀门故障诊断系统各模块功能的有效性,本文的研究为电动阀门智能故障诊断的进一步研究以及工程应用奠定了基础。

著录项

  • 作者

    周文;

  • 作者单位

    哈尔滨工程大学;

  • 授予单位 哈尔滨工程大学;
  • 学科 核科学与技术
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 刘永阔;
  • 年度 2019
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 电机;
  • 关键词

    电动; 阀门故障;

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