装甲车发动机检测与故障诊断设备的研究

摘要

基于发动机故障的多样性和复杂性，需要研究一种比较实用的故障诊断设备。较其他传统的诊断方法相比，声信号故障诊断技术因使用的便捷性及测试的非接触性而逐渐受到大家的重视，本文主要设计了一套基于声信号的装甲车发动机故障诊断设备。 本文在介绍发动机故障诊断的现状和故障诊断技术的基础上，总结了发动机产生声响的基本原理、相应声信号的激振源、正常声响以及异响信号等；重点叙述了故障诊断设备的硬件和软件的具体实现方案，叙述了故障诊断数据库建立的方案。 装甲车发动机声信号的采集、检测是系统设备硬件的重要部分，本文详细的研究了装甲车发动机故障诊断设备的硬件实现方案。硬件设备设计主要是以Samsung公司的ARM系列S3C2410微处理器和Altera公司的CycloneⅡ系列的EP2C5作为系统硬件的核心，外扩SDRAM来执行主程序代码，同时外扩一片NANDFLASH来启动和引导系统。设计AD转换模块、EP2C5模块以及其外围电路。设计了UART通讯端口与主机实现通信。此外，还设计了S3C2410电源和时钟模块、AD转换模块、FPGA模块、串行口通信模块等。 设备软件设计包括主微处理器的软件开发环境和FPGA的软件设计，S3C2410与FPGA的通讯方式，串口的通讯以及主程序的软件设计，其中包括部分系统流程图。 论文的最后部分对装甲车发动机故障诊断方案的建立阐述了专家系统和人工神经网络各自的特点和作用，并将专家系统和各种神经网络结合起来进行对比分析，集专家系统和BP神经网络的特点互相融合，取长补短，有助于故障诊断方案的建立；利用小波神经网络对发动机故障诊断进行了学习和训练。 本文设计的装甲车发动机故障诊断设备可以应用于各类发动机故障诊断的检测与维修，其可行性好，效率高，应用领域广。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 发动机故障诊断技术的研究现状

1.1.1 国外发动机故障诊断技术的发展现状

1.1.2发动机故障诊断技术的原理

1.1.3 装甲车发动机故障诊断常用方法

1.2声信号技术在发动机检测与诊断技术中的应用

1.2.1 国内外声信号技术在发动机诊断中的应用

1.2.2声信号技术在故障诊断中的优势

1.3课题的来源、目的以及意义

1.3.1课题的来源

1.3.2课题的目的以及意义

1.4课题主要的研究内容

第2章发动机异响诊断信号的基本原理

2.1 发动机异常声响的基本特征

2.1.1发动机正常的声响

2.1.2发动机异常声响

2.1.3发动机声响异常与故障诊断的联系

2.2发动机声信号的产生机理及相应的激振源

2.2.1 发动机声信号的产生机理

2.2.2发动机产生声信号的激振源以及频带范围

2.3本章小结

第3章故障诊断设备硬件电路设计

3.1硬件总体方案的选择

3.2异响信号采集与检测的硬件电路设计

3.2.1 Samsung公司S3C2410A微处理器

3.2.2S3C2410电源和复位电路设计

3.2.3 AD转换芯片AD7874

3.2.4FPGA器件CycloneⅡ系列的EP2C5

3.2.5 S3C2410与FPGA的数据通信接口设计

3.2.6 DMA控制器(DMAC)

3.2.7外扩SDRAM和FLASH接口电路设计

3.2.8 串行口通信设计

3.3 电路板设计和硬件调试

3.4本章小结

第4章故障诊断设备软件设计

4.1软件开发环境简介

4.1.1 ADS1.2集成开发环境

4.1.2 QuartusⅡ设计平台

4.2 ARM与FPGA的通信方式

4.3 串口编程

4.3.1 串口的初始化

4.3.2 串口中断响应

4.4主机软件设计

4.5本章小结

第5章基于声信号的发动机故障诊断方案的研究

5.1故障诊断专家系统

5.1.1 专家系统

5.1.2专家系统的一般结构

5.1.3专家系统的开发过程

5.2 BP神经网络

5.2.1人工神经网络

5.2.2 BP神经网络的模型

5.2.3 BP学习算法

5.2.4 BP算法小结

5.2.5 BP算法的改进

5.3应用于故障诊断中的神经网络设计

5.4神经网络在专家系统中的应用

5.4.1专家系统中存在的问题

5.4.2神经网络中存在的问题

5.4.3神经网络与专家系统的集成

5.4.4基于神经网络的推理

5.5基于小波神经网络的故障诊断的学习与训练

5.6本章小结

第6章总结与展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢