基于时间序列分析法的液压缸故障预警与诊断系统的研究

摘要

近年来，伴随着液压技术在工业领域中广泛而快速的应用和发展，液压装备在国民经济的高速发展中起到了巨大的作用，且大多数液压装备己成为工业生产领域的关键设备。随着自动化程度越来越高，液压装备的结构越来越复杂，液压装备发生故障的可能性也越来越大，因故障造成的危害和损失也就越加严重。因此对液压设备进行故障预警与诊断，使相关人员能快速准确的处理并排除潜在故障或早期故障，已成为维持液压设备持久正常运行的关键。
　　本文以液压执行机构中容易出现故障的液压缸为研究对象，通过研究液压缸常见的故障原因和机理、基于AMESim的液压缸故障仿真技术、时间序列分析法在模式识别与预测中的应用、C＃在VisualStudio开发环境中进行窗体设计的方法，搭建了液压缸故障预警与诊断系统，对该系统进行了模拟实验并取得了理想的验证效果。本文的主要研究工作及成果有以下几方面：
　　（1）归纳和总结了液压缸常见的故障及故障原因，提炼出了本文所研究的几种针对油缸自身原因的故障模式，并对这几种故障模式分别进行了机理研究，在此基础之上，提出了液压缸故障诊断策略。
　　（2）建立了基于液压元件设计库（HCD）的阀控缸液压系统仿真模型，利用该仿真模型对不同故障模式分别进行了故障仿真，并通过理论计算与仿真结果对比的方法初步验证了仿真模型的有效性。通过分析比较不同程度故障不同故障模式下各特征信号的仿真曲线，提出了采用联合位移特征信号和无杆腔压力特征信号进行故障模式识别的方法，并拟定了故障预报映射关系。
　　（3）总结了ARMA时序模型建立的步骤以及利用时间序列分析法进行液压缸故障诊断及预报的原理和方法，据此建立了基于信息距离的判别函数及进行预测的基本公式。通过利用 MATLAB软件中的相关函数建立了用于故障模式识别与预报的标准时序模型。
　　（4）对液压缸故障预警与诊断系统窗体界面进行了概念设计与演示说明。设计并完成了故障模式识别与预报的模拟实验，并对该模拟实验的验证效果及不足之处进行了详细的分析与总结。

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第1章 绪论

1.1本文的研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容及思路

第2章 液压缸故障模式及机理分析

2.1液压缸故障类型及原因分析

2.2液压缸故障机理分析

2.3液压缸故障诊断策略

2.4液压缸故障特征信号及特征量提取

2.5本章小结

第3章 基于AMESim的液压缸故障仿真研究

3.1AMESim软件介绍

3.2基于AMESim的阀控缸液压系统建模与仿真

3.3基于AMESim的液压缸故障仿真

3.4本章小结

第4章 时间序列分析法与液压缸故障标准时序建模

4.1时间序列分析法概述

4.2时间序列分析法诊断及预报原理

4.3基于特征信号的标准时序模型的建立

4.4本章小结

第5章 故障模式识别与预报的模拟实验

5.1故障模式识别与预报的窗体界面实现

5.2故障模式识别与预报模拟实验验证

5.3模拟实验结果分析

5.4本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加的项目与取得的成果

附录A

附录B

附录C