基于专家系统的SS4改型电力机车TPZ27型电子柜故障测试系统的研究

摘要

电子柜是SS4改型电力机车的核心控制设备，其故障将直接影响电力机车的正常运行，因此，确保电子柜正常工作对电力机车的安全运行具有重要的意义。 论文以SS4改型电力机车TPZ27型电子柜为研究对象，分析了电子柜的原理和牵引工况时电子柜与电力机车主电路组成的闭环调速系统的控制过程，结合故障树分析理论，研究实现了基于专家系统的SS4改型电力机车TPZ27型电子柜故障测试系统。 论文中系统以对电子柜建造的故障树作为建立知识库和制定搜索策略的基础，解决了知识获取的瓶颈问题，显式地表示了系统的问题求解策略。知识采用面向对象的表示方法，将属性、数据处理方法等内容封装在对象结构中，使知识库具有良好的体系结构，易于系统移植。针对不同情况，系统设计了最小割集与宽度优先+反馈式两种搜索策略搜索故障源。系统测试方案分为整机测试和单板测试。鉴于之前整机开环测试的片面性，系统通过软件方法建立机车主电路的数学模型，模拟电子柜实际运行的工作环境，实现对电子柜整机的闭环测试。单板测试在分析了电子柜单板电路的结构功能后，设计一个依据专家思维制定的测点流程，搜索具体的故障模块，指导电子柜的维修。 系统硬件平台采用模块化设计思想，为系统设计和维护提供了方便。系统软件采用C++Builder编写，并引入NI公司的MeasurementStudio工具包，为系统设计了友好的操作界面。软件设计时采用了多线程技术，提高了系统效率。 论文研究的测试系统结合了先进的故障诊断方法和工业微机控制技术，该系统已在太原铁路局湖东电力机务段投入使用。实践证明，测试系统性能稳定、操作简单，测试快速准确，为SS4改型电力机车的安全运行做出了贡献。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1课题背景与研究意义

1.2故障诊断技术发展与现状

1.2.1故障诊断技术发展概述

1.2.2故障诊断技术主要理论与方法

1.3 TPZ27型电子柜故障测试现状

1.4论文主要内容与结构安排

第二章故障测试系统理论基础与测试方案研究

2.1专家系统方法

2.1.1专家系统结构

2.1.2知识表示方法

2.1.3专家系统的开发

2.2故障树分析法

2.2.1故障树分析法理论基础

2.2.2故障树建树方法

2.2.3故障树建树基本步骤

2.2.4故障树建造规则

2.2.5电子柜故障树建造示例

2.3专家系统与故障树相结合的故障测试方法

2.4测试系统测试方案研究

2.4.1 TPZ27型电子柜系统

2.4.2系统测试方案研究

2.5本章小结

第三章电子柜故障测试专家系统的研究

3.1知识库管理模块

3.2系统知识库设计

3.3专家系统搜索策略

3.4综合数据库与解释机

3.5系统特点

3.6本章小结

第四章电子柜故障测试系统软硬件设计

4.1测试系统硬件设计

4.1.1数字量信号处理模块

4.1.2模拟量信号处理模块

4.1.3频率信号发生模块

4.1.4触发脉冲导通角检测模块

4.1.5量程自动切换数字通路设计

4.2测试系统软件设计

4.2.1软件总体结构

4.2.2 PCI板卡设置环节

4.2.3系统软件多线程设计

4.2.4手动测试功能设计

4.2.5系统管理与数据查询功能

4.3本章小结

第五章电子柜故障测试系统的应用

5.1牵引工况整机测试

5.1.1系统测试原理

5.1.2电力机车牵引工况建模

5.1.3电子柜牵引工况闭环测试

5.2空转保护板单板测试

5.2.1次边过载保护环节测试

5.2.2电机电流过载保护环节测试

5.2.3空转环节测试

5.3本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果