本書以近年來智能故障診斷的技術(shù)為例,對每種智能故障診斷方法進行分析與驗證,設(shè)計了液壓機故障檢測的硬件與軟件,以及信號處理的基本算法,列舉典型液壓機的工作原理,并通過支持向量機、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、RBF網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、隱馬爾科夫HMM、傅里葉描述子、SDPCA、ES-MLSTM 等及其改進算法的集成,對液壓機的故障分類精度進行測試,并設(shè)計了基于PCA的液壓機性能評估算法。本書內(nèi)容簡練,具有很強的應(yīng)用性和適用性,許多內(nèi)容是經(jīng)過實踐驗證的,具有很好的借鑒價值。在理論研究上也進行了創(chuàng)新,解決了部分理論應(yīng)用中存在的瓶頸,并成功應(yīng)用到實踐中。
本書可以作為自動化類或機械制造與自動化等相關(guān)專業(yè)本科或研究生的參考用書,也可供從事液壓機開發(fā)的研究人員和從事液壓維保工程師參考使用。
《液壓機智能故障診斷方法集成技術(shù)》對每種智能故障診斷方法進行了分析與驗證,并設(shè)計了液壓機故障檢測的硬件與軟件。具有較強的理論性和應(yīng)用性,對于學(xué)生、從業(yè)人員學(xué)習(xí)具有很大幫助。
液壓機是各行各業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中的關(guān)鍵裝置,其工作性能的好壞對企業(yè)經(jīng)濟效益有重要的影響,液壓機故障診斷難度大,近年來智能化診斷方法得到廣泛的應(yīng)用。針對液壓機結(jié)構(gòu)復(fù)雜,故障診斷難度大的特點,采用智能化診斷技術(shù)可以大大減少故障的診斷時間。利用各種信息對故障進行預(yù)測是故障診斷的發(fā)展方向,可以預(yù)防事故的發(fā)生,還可以降低維修成本,產(chǎn)生社會效益。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,液壓機逐步向大型化、智能化、高速化和高精度化發(fā)展,其功能和結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較大的變化,進而故障診斷的難度也大大增加,所以采用先進的診斷方法是非常有必要的。本書從智能化故障診斷角度出發(fā),分析液壓機常見的故障診斷模型,并對這些模型的優(yōu)點與不足進行分析,對不同的模型進行有效驗證,給工程技術(shù)人員提供參考依據(jù)。本書具有以下幾個特點。
(1)理論與實踐結(jié)合,系統(tǒng)性強。本書采用了多種故障診斷方法,如支持向量機、BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、RBF 網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、隱馬爾科夫HMM、傅里葉描述子、SDPCA、ES-MLSTM 等及其改進算法的集成,同時針對每一種方法在實踐應(yīng)用中的缺點,進行了改進和提升。
(2)實用性強。書中介紹每一種故障診斷方法,并對其算法進行講解,程序代碼經(jīng)過調(diào)試,能完整地運行,便于讀者能更好地學(xué)習(xí)和實踐。同時書中也對調(diào)試的技巧進行了詳細的講解,便于讀者在實踐中應(yīng)用。
(3)靈活性與獨創(chuàng)性相結(jié)合。書中對程序代碼進行詳細講解,有利于技術(shù)人員更加深入理解算法。
本書共分5章,主要內(nèi)容如下。
第1章為液壓機故障分析方法,主要介紹了液壓機的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用和故障診斷方法。第2章為典型液壓機液壓回路分析,主要介紹了幾種典型的液壓機原理圖、常見故障及其處理、故障診斷方法等。第3章為液壓機數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理,主要介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)計與軟件設(shè)計,最后介紹了數(shù)據(jù)處理常用的算法。第4章為液壓機故障智能診斷技術(shù),主要介紹了常見的智能算法對液壓數(shù)據(jù)的處理效果,并根據(jù)這些可以有針對性地選擇智能算法。第5章為液壓機故障診斷集成方法,主要介紹了幾種智能算法的集成方法、性能評估方法等。
本書編寫得到吉林大學(xué)張銳博士的支持,在此表示感謝。本書編寫過程中,參考或引用了參考文獻中所列論著的有關(guān)內(nèi)容,在此謹(jǐn)向這些論著的作者表示由衷的敬意。
由于作者水平有限,書中難免存在不足之處,懇請同行專家及廣大讀者批評指正。
編著者
2020年9月
第1章 液壓機故障分析方法 1
1.1 液壓機簡介 3
1.2 液壓機故障診斷方法 4
1.3 液壓機可靠性維修 6
第2章 典型液壓機液壓回路分析 11
2.1 短周期貼面液壓機液壓回路分析 13
2.2 德國溫康納短周期貼面液壓機液壓回路分析 20
2.3 薄板拉伸液壓機液壓回路分析 25
2.4 打包機液壓回路分析 27
第3章 液壓機數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理 29
3.1 液壓機數(shù)據(jù)采集及處理框架設(shè)計 31
3.2 液壓機數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計 34
3.3 液壓機數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計 38
3.4 液壓機信號檢測的測量方式設(shè)計 49
3.5 信號的頻域分析 52
3.6 液壓機數(shù)據(jù)的小波處理 57
3.7 液壓機數(shù)據(jù)的EEMD處理 65
第4章 液壓機故障智能診斷技術(shù) 77
4.1 智能化故障診斷技術(shù)概述 79
4.2 支持向量機在液壓機故障診斷中的應(yīng)用 84
4.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法及應(yīng)用 95
4.4 RBF網(wǎng)絡(luò) 102
4.5 基于PCA與奇異值分解算法的故障診斷 108
4.6 極限學(xué)習(xí)機 113
4.7 專家系統(tǒng) 117
4.8 基于圖顯專家系統(tǒng)(GES)的液壓機故障診斷設(shè)計 129
4.9 隱馬爾科夫HMM故障診斷方法 138
4.10 決策樹 141
4.11 隨機森林 146
4.12 傅里葉描述子在液壓機故障診斷中的應(yīng)用 149
4.13 遠程監(jiān)控系統(tǒng) 159
第5章 液壓機故障診斷集成方法 163
5.1 基于CBR-FAT的液壓機故障診斷專家系統(tǒng)構(gòu)建 165
5.2 CLIPS與VC+ +混合編程的專家系統(tǒng)在液壓機維修中的應(yīng)用 176
5.3 基于HSMM-SVM的大型液壓機故障診斷方法研究 181
5.4 基于ES-MLSTM的液壓機故障診斷系統(tǒng)設(shè)計 192
5.5 基于SDPCA主成分特征相似度的故障檢測與性能評估方法 216
5.6 基于SKDPCA故障檢測與性能評估方法 237
5.7 基于SDPCA的多態(tài)過程故障診斷與性能評估研究 253
參考文獻 262