基于多Agent的电机电枢故障诊断系统的研究

摘要

随着社会经济的发展，电机已成为广泛应用于国民经济中各行各业的重要动力设备。电机的安全运转对于这些企业的安全生产、经济效益提高有着至关重要的作用。其中，电枢作为电机的主要部件，在电机运行过程中电枢故障是主要的故障。建立电机电枢智能故障诊断系统已成为各企业为保证设备安全生产和运转的迫切之需要。由于电机电枢故障的复杂性，具有自适应功能的智能诊断成为电机电枢智能诊断的理论研究和工程应用中急需解决的问题。多Agent系统（Multi Agent System，简称MAS）作为分布式人工智能的一个分支，将问题域分解为多个自治或者半自治的Agent，Agent与所处环境、人以及个体之间进行自主交互、协商与合作表现出“集体智能”，在解决大规模复杂问题的上取得了长足的发展。目前，多Agent理论已在机器人智能判别、互联网搜索引擎等领域得到了广泛的应用。 本文以控制理论和人工智能多Agent理论为基础，利用AVR（Automatic Voltage Regulator；自动电压调节器）单片机作为硬件控制系统的核心，VC++作为软件开发环境，数据库技术和多Agent技术进行系统开发。 信号处理是故障诊断的基础，本系统采用小波分析对相关信号进行处理，同时在焊接电阻的测量上提出了一种六线制测量方法。本系统是基于知识的，在故障诊断Agent中系统地总结了电机电枢故障诊断的经验知识，采用产生式规则构造了知识库，并成功地实现了用C++语言表示知识，将规则、事实、前提及其相关操作用类的方法来描述，提高了系统的可重用性、可扩展性。在推理机设计过程中，引入了模糊推理的概念，研究了Agent之间的通信问题以及系统抗干扰性设计，实现了一个切实可行的基于多Agent的电机电枢故障诊断系统。 通过实验室及实地测试表明，该诊断系统能够更有效、更准确的检测处理电机电枢的各项参数并诊断电枢的各种故障以及及时给出行之有效的解决方法，保证了电机电枢的高质量生产和安全运转。它提供了一种简便的、实用的电枢故障诊断的新手段，发展了多Agent系统在故障诊断方面的应用，使电枢故障诊断更加科学化、现代化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题开发背景及研究意义

1.1.1 课题的研究背景

1.1.2课题的研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 电机电枢故障诊断方法现状

1.2.2智能多Agent的故障诊断的应用研究现状

1.3本课题的目的和意义

1.4本课题要解决的难点问题

1.5 本论文完成的主要工作与组织结构

第2章 系统总体结构设计

2.1 概述

2.2 Agent及多Agent系统概述

2.2.1 Agent及多Agent系统概述

2.2.2 Agent及多Agent系统的定义

2.2.3 Agent的本质特征

2.2.4多Agcnt的基本思想

2.2.5多Agent系统的工作机制

2.3系统设计框架

2.3.1系统层次结构设计

2.3.2系统各Agent模块功能分析

2.3.3系统结构评价

2.4整机结构设计与器件选择

2.5本章小结

第3章信号量处理与系统硬件设计

3.1 电机电枢等效模型

3.2信号量的采集

3.2.1系统信号量采集

3.2.2焊接电阻六线制测量

3.3信号量处理

3.3.1信号变换电路

3.3.2小波分析法

3.4系统芯片选择与硬件结构设计

3.4.1系统芯片选择

3.4.2系统底板设计

3.4.3系统硬件框架

3.5本章小结

第4章 系统的软件设计与实现

4.1 Visual C++的特点

4.2面向Agent的程序设计

4.2.1基于AOP系统设计

4.2.2 Agent的实现语言

4.3系统中Agent的设计

4.3.1 Agent和并行编程

4.3.2基本Agent组件的设计

4.4系统故障诊断Agent的研究与实现

4.4.1 故障诊断Agent的功能模块结构图

4.4.2故障诊断Agent的结构设计

4.4.3系统数据库设计

4.4.4故障诊断知识获取的实现

4.4.5用C++语言表示知识

4.4.6知识库管理的实现

4.4.7推理机制及模糊推理

4.5 Agent间通信的研究及实现

4.5.1 通信语言

4.5.2通信协议和方式

4.5.3 通信策略

4.5.4 Agent间通信的实现

4.6系统效用评估函数

4.7系统控制流程

4.7.1系统流程分析设计

4.8实例分析

4.8.1 电机电枢绕组匝间短路故障诊断实例

4.9本章小结

第5章 系统的抗干扰性设计

5.1 系统的抗干扰设计

5.1.1 硬件的抗干扰措施

5.1.2软件的抗干扰措施

5.2 最终效果

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢