液压挖掘机故障诊断系统的方案设计和推理方法研究
摘要
本论文通过对工程机械领域故障诊断的系统研究，提出了一种基于移动计算机巡检的在线检测和诊断的系统模型，并采用先进的嵌入式计算机技术进行了可行性试验探讨。通过深刻分析维修专家进行设备维修时的思路，采用基于故障树分析法的知识表示和模糊加权的推理机制实现了故障的定位，很大程度地减少了诊断过程的工作量，提高了诊断的准确性和效率，诊断过程具有一定的柔性自学习功能。
第一章介绍了状态监测与故障诊断技术在国内外的现状、应用及发展趋势，分析了诊断领域的主要理论及研究内容，提出了本课题的研究内容，给出了全文的结构框架。
第二章分析了挖掘机的功能结构和组成，对整个系统进行了解藕，详细介绍了多个子系统的典型故障现象的收集和具体的故障知识整理。分析比较了传统的故障诊断方法，并提出了整个系统的方案。
第三章分析了嵌入式计算机技术在国内外的发展及其应用现状，论证了嵌入式计算机技术的特点和优势；介绍了嵌入式系统的结构等技术问题和开发环境；分析了将嵌入式系统引入工程领域的必要性、可行性和优越性。
第四章和第五章详细阐述了基于故障树分析法的故障知识表示方法和模糊加权处理的推理机制，并以实例进行了说明。第五章中对Windows CE的开发机制和开发实现的几个主要的功能模块进行了详细的介绍。
第六章总结了本课题的创新点和已经完成的工作，对课题接下来的发展方向和要解决的问题进行了展望，并对后续的工作做了分析，提出了几点建议。
Based on the systemic analysis of the configuration of the hydraulic excavator and the whole study of its fault diagnosis, this paper bring forward an on-line 3-layers fault diagnosis framework which is based on a circular-respecting system running on palm-size computer. And accomplished several important functions with the advanced technology - embedded system. Through deep analysis of the procedure of the maintenance man, we decided the method to express the field knowledge and the way to reason, which can reduce the work of the procedure and enhance the precision ant the veracity of the result to great extent. This paper can be divided into six chapters as follows:
Chapter 1 summarized the history and the foreground of the fault diagnosis technology from the materials in domestic and abroad. At the last part of this chapter, it shows the framework of the whole paper.
In chapter 2, Through analyzing the architecture of the excavator, we gave the collection and organization of the diagnosis and experience knowledge and the typical failures. Analyzing and comparing the basic methods used in the fault diagnosis field nowadays, we put foreword the architecture of the excavator fault diagnosis system.
Chapter 3 introduces the embedded system technology in several aspects, such as the history, the character, the foreground and the application in domestic and broad relational field. At the end of this chapter, we demonstrate the applicable and the advantage of applying the embedded system into the engineering.
Chapter 4 covers the details of the knowledge express and the fault reason. And several examples are offered to show it explicitly. Chapter 5 gave some introduction of the modules which have been completed.
Chapter 6 summarizes the whole paper and gives some advice to point out the research focus of this title and its possible future.
第一章介绍了状态监测与故障诊断技术在国内外的现状、应用及发展趋势，分析了诊断领域的主要理论及研究内容，提出了本课题的研究内容，给出了全文的结构框架。
第二章分析了挖掘机的功能结构和组成，对整个系统进行了解藕，详细介绍了多个子系统的典型故障现象的收集和具体的故障知识整理。分析比较了传统的故障诊断方法，并提出了整个系统的方案。
第三章分析了嵌入式计算机技术在国内外的发展及其应用现状，论证了嵌入式计算机技术的特点和优势；介绍了嵌入式系统的结构等技术问题和开发环境；分析了将嵌入式系统引入工程领域的必要性、可行性和优越性。
第四章和第五章详细阐述了基于故障树分析法的故障知识表示方法和模糊加权处理的推理机制，并以实例进行了说明。第五章中对Windows CE的开发机制和开发实现的几个主要的功能模块进行了详细的介绍。
第六章总结了本课题的创新点和已经完成的工作，对课题接下来的发展方向和要解决的问题进行了展望，并对后续的工作做了分析，提出了几点建议。
Based on the systemic analysis of the configuration of the hydraulic excavator and the whole study of its fault diagnosis, this paper bring forward an on-line 3-layers fault diagnosis framework which is based on a circular-respecting system running on palm-size computer. And accomplished several important functions with the advanced technology - embedded system. Through deep analysis of the procedure of the maintenance man, we decided the method to express the field knowledge and the way to reason, which can reduce the work of the procedure and enhance the precision ant the veracity of the result to great extent. This paper can be divided into six chapters as follows:
Chapter 1 summarized the history and the foreground of the fault diagnosis technology from the materials in domestic and abroad. At the last part of this chapter, it shows the framework of the whole paper.
In chapter 2, Through analyzing the architecture of the excavator, we gave the collection and organization of the diagnosis and experience knowledge and the typical failures. Analyzing and comparing the basic methods used in the fault diagnosis field nowadays, we put foreword the architecture of the excavator fault diagnosis system.
Chapter 3 introduces the embedded system technology in several aspects, such as the history, the character, the foreground and the application in domestic and broad relational field. At the end of this chapter, we demonstrate the applicable and the advantage of applying the embedded system into the engineering.
Chapter 4 covers the details of the knowledge express and the fault reason. And several examples are offered to show it explicitly. Chapter 5 gave some introduction of the modules which have been completed.
Chapter 6 summarizes the whole paper and gives some advice to point out the research focus of this title and its possible future.
引文
1．郭其一，唐荣，郁小红．系统故障诊断理论与技术研究．机车电传动．1998 (4)
2．路华．中小型液压挖掘机液压系统故障诊断与消除．工程机械与维修．1998 (1)
3．周东华．王桂增．故障诊断技术综述．化工自动化及仪表 1998，25(1)：58-62
4.Rao Ming, Yang Haibin, Yang Heming. Integrated distributed intelligent system architecture for incidents monitoring and diagnosis. [J].[Computer in Industry] 1998(37):143-151
5．王琳．机械设备故障诊断与监测的常用方法与其发展趋势．武汉工业大学学报．2000，Vol．22(3)：P．62-64
6．董选明．鲁棒故障诊断及其在液压系统的应用研究．博士学位论文．北京航空航天大学．
7．骆德汉，陈伟海．基于ANN的故障诊断专家系统的应用研究．北京航空航天大学学报．1998(5)
8．王少萍，王占林．液压泵故障诊断的神经网络方法．北京航空航天大学学报．1997 (6)
9．黄磊．基于Internet的远程机械故障诊断技术研究．计算机自动测量与控制．2000 Vol．28(4)：P．13～14，28
10．袁洪芳，王信义等．基于Internet的FMS远程检测与故障诊断技术研究．制造业自动化．Vol．22(5)：P．37-39
11．何岭松，王峻峰，杨叔子等．基于因特网的设备故障远程协作技术．中国机械工程．第十卷，第三期，1999年3月
12.Ong SK, An N, Nee AYC. Web-based fault diagnostic and learning system.INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY, 18(7): 502-511 2001
13．何岭松等．基于B/S的远程故障诊断专家系统研究．武汉工业大学学报．1999年．第二十一卷，第四期
14．袁小宏，屈梁生．机械故障诊断中的信息融合利用问题研究．震动测试和诊断．Vol．19 No．3
15．史天运，王信义等．神经网络与模糊诊断专家系统结合的应用．北京理工学报．1998年1月
16．沈景泉，袁天鑫等译．人工智能与专家系统开发原理．上海交通大出版社
17．马建仓，吴启彬．小波—神经网络—模糊识别在旋转机械故障诊断中的应用研究．机械科学与技术．1999，Vol．18(3)
18．张建华，候国莲．智能故障诊断集成系统的研究．现代电力．1998(15)
19．张之敬．FMS设备在、离线状态检测和故障诊断集成技术．机械与电子．1999 (3)
20.Hall D L. An introduction to Multisensor data fusion. Proceedings of the IEEE 1997,85(1):6-23
21.Vachhani P, Rengaswamy R, Venkatasubramanian V. A framework for integrating diagnostic knowledge with nonlinear optimization for data reconciliation and parameter estimation in dynamic systems. CHEM ENG SCI 56 (6): 2133-2148 MAR 2001
22.Lou R C Kay M G. Multisensor integration and fusion in intelligent systems. The IEEE. On Systems, Man and Cybernetics, 1989.19(5):901-903
23．周建常等 高炉炉况诊断实时专家系统的研究与开发．第三届中国人工智能联合学术会议论文集
24.Ruiz D, Canton J, Nougues JM et al. On-line fault diagnosis system support for reactive scheduling in multipurpose batch chemical plants. COMPUT CHEM ENG 25 (4-6): 829-837 MAY 1 2001
25．陈传波，魏棋．基于状态的在线故障诊断模型研究．计算机工程与应用，1999(9) 50-52，74
26．刘策群．浅谈工程机械液压系统故障诊断．工程机械．，1998 (1)
27．戴树合．液压系统的噪声分析与排除．工程机械与维修，1998 (4)
28．涂群章，龚烈航．液压系统漏油的监测．工程机械与维修，1999 (3)
29．胡乾坤编．液压挖掘机的→使用与维修．安徽科学技术出版社
30．刘金祥，王金灿．工程机械液压油的使用、检测和污染控制．工程机械，1998 (9)
31．倪善生，刘传文．工程机械液压系统故障预报及维修期确定．工程机械，1998 (5)
32．石红，王科俊，李国斌．液压系统故障诊断的知识获取和推理研究．机床与液压，2000．No．3，哈尔滨工程大学自动化学院
33．乔文刚．液压挖掘机故障诊断地实用方法探析．液压与气动，1999(1)
34．湛从昌．液压元件及系统计算机辅助监测与故障诊断．机床与液压，1997 (6)
35．湛从昌．液压系统故障的模糊诊断方法，．液压与气动，1994 (6)
36．战兴群，吴盛林，李国斌等．基于人工智能的液压系统故障诊断方法研究．机床与液压，1997 (6)
37．董选明，裘利华，王占林．液压泵的人工神经网络在线故障诊断系统．中国工程机械，1997 (2)
38．陈代明．齿轮泵早期故障分析及对策．工程机械与维修，1998 (5)
39．董伯让．风冷柴油机问温度过高的原因与排除．工程机械与维修，1999 (3)
40．吴小洪，电磁换向阀的卡死故障诊断．机床与液压．1997(6)
41．吴秀清，孔立，黄鹤．基于模糊神经网络的专家系统及应用．计算机研究与发展，1998(9)
42．张伟．设备故障诊断知识获取方法的探讨．清华大学学报，1998(7)
43.Fong ACM, Hui SC. An intelligent online machine fault diagnosis system,COMPUTING & CONTROL ENGINEERING JOURNAL 12(5): 217-223 OCT 2001
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49．赵大庆，周士瑜等，模糊数学在液压油性能劣化评价中的应用，中国矿业学院研究生部
50.Wang Lixin, Mendel J M. Generating fuzzy rules logic Control by self-learning. Int J SystemSci.1993,24(1)
51.Amann P, Perronne JM, Gissinger GL, et al. Identification of fuzzy relational models for fault detection. CONTROL ENG PRACT 9 (5): 555-562 MAY 2001
52.Bezek J C. Pattern Recognition with Fuzzy Object Function Algorithms. Plenvm Press, New York, 1981
53．史济建，余瑞钊编著．专家系统实现技术．浙江大学出版社
54．于海文，基于故障树分析法的故障诊断专家系统．北京控制工程研究所．中国空间科学技术，1998．2
55．于海文．基于故障树分析法的故障诊断专家系统．中国空间科学技术，1998 (2)
56．樊博浩．液压挖掘机故障诊断专家系统的设计研究．浙江大学硕士论文，2000．1
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62．左东广，卞树檀．嵌入式PC工程应用一例．电子产品世界，2001(2)
63．王勇，姚亦峰等．嵌入式系统接入Internet的技术研究．计算机工程与应用．
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76．杨为．旋转机械状态监测与故障诊断方法的研究与实践．重庆大学汽车学院．硕士学位论文
2．路华．中小型液压挖掘机液压系统故障诊断与消除．工程机械与维修．1998 (1)
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75.Amann P, Perronne JM, Gissinger GL, et al. Identification of fuzzy relational models for fault detection .CONTROL ENG PRACT 9 (5): 555-562 MAY 2001
76．杨为．旋转机械状态监测与故障诊断方法的研究与实践．重庆大学汽车学院．硕士学位论文
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