内蒙古科技大学硕士学位论文液压控制系统运行状态计算机监控与故障诊断系统研究姓名：汪友龙申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：乔文刚20080619内蒙古科技大学硕士学位论文 1摘 要摘 要 针对液压系统出现故障时，问题的综合性、复杂性及故障难排除性这一特点，本文开发了液压系统运行状态计算机监控与故障诊断系统软件平台，将专家系统与模糊数学理论相结合，实现了液压系统参数的在线监测与诊断功能，能够快速查找出系统故障的部位和原因，并提供故障的排除措施。因而，系统软件能够帮助技术人员和现场操作工人避免盲目查找故障，节约了机器发生故障时的停机检修时间，提高了经济效益和生产效率。 本系统以 VB6.0 作为系统开发软件，首先构建了液压系统的参数监测系统，即由传感器将各个参数测量点检测回来的压力、流量和温度等参数通过数据采集卡送入计算机软件，对数据进行分析和处理，提取征兆信号，并进行保存等工作。根据参数测量法原理，将提取的征兆信号与设备各个参数正常工作范围进行比较来判断是否出现故障。如无故障，可根据参数变化情况进行趋势预测 ；如有故障，则系统发出报警声和报警工作灯进行故障报警。其次，建立了液压系统故障诊断专家系统平台，详细论述了知识库、实时数据库、知识表示、推理机及人机界面的建立理论。在本系统中，采用 ACCESS 来建立知识库和实时数据库；采用产生式规则表示法来表示领域专家的知识；采用由数据驱动的正向推理机制、深度优先法的搜索策略、不精确推理的推理方法来完成推理机的设计；采用由报表、文件、图形等综合方式来实现计算机和用户之间良好沟通的人机界面。最后，应用模糊数学理论，将模糊综合评判结果显示给用户，按故障原因对应的故障可信度大小依次排列，并可按其逐项进行故障的排除检查。 本文实现了液压系统故障参数监测的可视化，并且在知识和证据不确定性的前提下，采用模糊故障诊断的办法来完成对液压系统的故障排除，最后通过了实验检验，证明了其具有良好的有效性、可行性和推广实用性。 关键词：液压系统关键词：液压系统 故障监测与诊断故障监测与诊断 专家系统专家系统 模糊推理模糊推理 Visual Basic 内蒙古科技大学硕士学位论文 2Abstract When the hydraulic system is out of order, according to the comprehensive, complicated and difficult problem, the paper developed a hydraulic system fault monitoring and diagnose expert system software platform making use of the expert system and the fuzzy math theory together to realize the hydraulic system monitoring online and diagnosis function offline, which can find the faults position and reason quickly and also can offer the faults exclusion measures, therefore, the system software can help the technician and operator avoid finding fault blindly. So it can save the time of examination and repairing when it is failure. At last, it implores the economic benefits and production efficiency. This system uses VB6.0 as the system development software. Firstly, it constructs a monitoring system about hydraulic system, that is the parameters as pressure, flow, temperature and so on, which import to computer software from sensors by data acquisition, analyze and dispose the data, extract signs of information and save them. According to the symptom of information to the normal scope of work, judge it is can appear fault, if it has no fault, the system can forecast its trend according to the changed parameters, if it has a fault, the system can alarm by the sound alarm and the warning lights. Secondly, the paper establishes hydraulic system fault diagnosis expert system platform, describes the foundation theory in detail about the knowledge base, real-time data base, knowledge express and the man-machine interface. This system establishes knowledge base and real-time database using ACCESS, uses production-rules representation to express domain experts knowledge, uses data drivers positive reasoning mechanism, depth-first laws search strategy and imprecise reasonings consequence to finish inference engines design, uses the report forms, files, graphics integrated approach to accomplishing the man-machine interface which the computer and user can communicate conveniently. At last, using the fuzzy math theory, the paper shows the fuzzy comprehensive assessment results to user, orders faults credibility according the reason of the fault, excludes and checks the fault it itemized. The paper implements hydraulic system failure monitors visualization. On the presupposition of the knowledge and the evidence uncertainty, it used fuzzy fault diagnosis method to finish the excluding of the hydraulic systems fault, and it has passed experimental test and has been proved to have effectiveness, feasibility and extent practicability. Key Words：Hydraulic System Fault Monitoring and Diagnosis Expert System Fuzzy Reasoning Visual Basic 独 创 性 说 明独 创 性 说 明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并 表示了谢意。 签名：_ 日期：_ 关于论文使用授权的说明关于论文使用授权的说明 本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文。 （保密的论文在解密后应遵循此规定）（保密的论文在解密后应遵循此规定） 签名：_ 导师签名：_ 日期：_ 内蒙古科技大学硕士学位论文 21 绪论绪论 1.1 课题研究背景课题研究背景 随着科学技术的发展，液压技术已广泛应用于工程机械、冶金机械、运输机械、轻工机械、农业机械及航天、航空、舰船及武器装备等国防工业的设备中，成为设备不可缺少的重要组成部分。现今，越来越多的设备采用液压控制系统来完成动力传递和控制，这是因为采用液压系统有许多方面的优点：液压元件相对重量轻、惯性小、结构紧凑、整体布局方便；液压传动系统能在大范围内实现无级变速，传递运动平稳均匀，易实现缓冲和安全保护；操纵简单方便，当机电液联合应用时，实现自动化、智能化非常方便；液压伺服控制和比例电液技术的发展，大大提高了其控制精度和响应的快速性，因而在现代机械设备中被广泛应用。 现代机械设备液压系统向着高性能、高精度的方向发展，液压系统工作状态与可靠性在很大程度上决定了工程机械本身的工作性能与可靠性。从实际情况来看，液压系统故障在机械设备整机故障中占有相当大的比例，液压系统发生故障不但会影响设备的正常运行，而且延误生产进度，造成重大的经济损失。因此液压系统故障监测和诊断技术越来越受到重视，成为液压技术发展的一个重要方向1。 1.2 液压系统故障诊断的研究现状及发展趋势液压系统故障诊断的研究现状及发展趋势 由于机械设备工作状态的多样性，其液压系统故障诊断技术的发展趋势是不解体化、高精度化、智能化及网络化。对于不解体检测的研究，其方向是开发可预置于液压系统内的传感器，美国、日本等国家已成功将超微型传感器安置于液压系统内，对系统的温度及主要部件的工作参数进行监测，并利用光纤传感器监测系统的温度、液压油粘度和压力等参数的波动2。对于高精度化，在信号技术处理方面，是指提高信号分析的信噪比，对于较复杂的液压系统而言，其信号、参数是瞬态的、非平稳的、突变的。将小波理论用于这些信号的分析处理上，则可大大提高其分辨率。在振动信号的处理上，全息谱分析方法则充分考虑了幅、频、相三者的结合，弥补了普通付氏谱只考虑幅频关系的不足，能够比较全面地获取振动信号。对于智能化，是指开发诊断型专家系统，使数据处理、分析、故障识别自动完成，以减轻诊断的工作量，并提高诊断速度及正确性。在故障诊断的专家系统的建立上，要深入故障形成机理的研究，丰富系统的知识库，解决专家系统所谓的