基于模糊神经网络的联合收割机远程故障诊断系统研究

摘要

作为收割谷类作物的主要设备，联合收割机在达到一定工作时长后具有较高故障率，但在国内中小型主流联合收割机中，远程故障诊断系统还远未进入实用阶段。在此基础上，联合收割机远程故障诊断系统的研究与应用，对保障农作物及时收获、作业机械精准维护具有重要的现实指导意义。 联合收割机的远程故障诊断系统是针对联合收割机作业时发生的常见故障，监测系统关键工作部件的实时状态数据，远程对监测数据进行处理获取潜在的故障信息或实时故障信息，从而实现故障的远程预警或报警。远程故障诊断系统既要考虑实用性，又要考虑诊断结果的准确性，实用性为系统在不影响收割机工作的情况下进行实时诊断，准确性表现为系统诊断结果正确率高。针对此需求，本文以模糊神经网络算法为核心，初步建立了一个联合收割机远程故障诊断系统。 针对国内外联合收割机故障诊断系统的现状，重点分析了中国在该领域中存在的问题。在此基础上，提出本课题的研究内容和方法；接着搭建基于LabVIEW的联合收割机车载数据监测模块，通过传感器分别采集联合收割机关键部件的工作数据，将实时工作数据同时进行本地实时存储和远程服务器存储，并在本地完成简单的阈值故障报警，远程数据作为历史数据供进一步的学习挖掘；在服务端，实现了用于联合收割机典型故障的模糊神经网络诊断预警算法，并依次用训练集和测试集对算法模型进行训练和验证，结果表明诊断算法可以达到80%以上的准确率。在车载端和服务器端，通过GPRS远程通讯模块将车载监测模块和远程故障诊断模块结合起来，构成了联合收割机远程故障诊断系统；最后进行了联合收割机水稻收割试验，并对试验结果进行分析，试验结果表明本系统可远程准确的诊断联合收割机堵塞故障。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题来源、研究目的和意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 研究目的和意义

1.2 研究现状和发展趋势

1.2.1 联合收割机智能装备的发展现状和趋势

1.2.2 联合收割机堵塞故障诊断的发展现状和趋势

1.3 课题主要的研究内容和预期效果

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 研究路线

1.3.3 预期效果

第2章 联合收割机远程故障诊断系统设计

2.1 联合收割机工作过程中的典型故障情况分析

2.2 远程故障诊断功能需求

2.3 故障诊断算法选择

2.4 联合收割机远程故障诊断报警系统总体设计

2.4.1 系统总体模块设计

2.4.2 联合收割机故障诊断系统工作流程

2.5 本章小结

第3章 联合收割机作业实时数据采集

3.1 基于LabVIEW的软件设计流程

3.1.1 采集模块硬件设备配置

3.1.2 作业数据采集模块流程

3.2 数据采集程序设计

3.2.1 监测点转速或频率采集与处理

3.2.2 谷物损失率采集与处理

3.2.3 GPS定位模块

3.2.4 数据存储模块

3.2.5 数据传输模块

3.2.6 报警显示模块

3.3 作业数据采集模块运行试验

3.4 本章小结

第4章 联合收割机远程故障诊断

4.1 数据预处理和车载端阈值报警

4.1.1 数据分类和预处理

4.1.2 车载端报警判断

4.2 服务器端故障诊断算法

4.3 故障诊断报警系统的算法的实现

4.3.1 激活函数ReLu的选取

4.3.2 损失函数的选取

4.3.3 服务器机器学习环境搭建

4.3.4 神经网络样本标定

4.3.5 模糊神经网络训练

4.4 田间试验与结果分析

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

附录

1.攻读硕士研究生期间发表的学术论文

2.硕士论文研究期间参与的项目