基于信息融合技术的电机故障诊断

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1、--X--1.1课题概述1.2设计说明硬件设计2.1总体方案的设计2.2单片机的逸型和功能介绍2.3时钟电路……122.4锁存器……132.5I/O接口的扩展142.67407芯片142.7多路开关与程控放人电路162.8保持电路……172.9滤波电路192.10A/D转换电路192.11看门狗和复位电路……222.12信号的采样频率……232.13与PC机的通信…232.14抗干扰措施…253异步电机故障机理的分析……273.1简介………………273.2界步电机常见故障类型………………273.3故障诊断采集信号类型304软件设计及程序流

2、程图………………………324.1主程序流程图……324.2初始化程序流程图…………344.3键盘了程序流程图......……354.4显示子程序流程图…………364.5数据采集子程序流程图……374.6上位机通信子程序流程图…37结论39致谢40参考文献41附录A程序清单…………43图1系统硬件图511引言进入21世纪后，设备的功能要求和复杂程度大为改观，以机、电、液一体化为特点，设备向着高速度、高功率、高可靠性、大型化的趋势发展，使得在对这些复杂设备进行工况监测与故障诊断，实现按需维修、状态维修的工作中，出现了令人难以接受的高几率的状态

3、辨识“瓶颈”——虚警、漏报等，Z所以频繁的虚警、误报、漏报，其根本原因在于对设备的实际监测和故障诊断过程中，往往只是对设备运行状态信息屮的某一种信息进行观测和分析，从屮提取有关设备运行状态的征兆信息，显然这种方法有时可以判断出机器的故障，但在许多情况下得出的诊断结论并不可靠，尤其在异步电机的故障诊断过程屮仅仅根据异步电机的振动信号进行分析，所给出诊断结论往往难以令人信服，因而还必须辅以其它信息，比如电流、噪声、温度等加以补充因此在异步屯机故障诊断过程中，可以利用的电机运行状态信息很多，人致包括机械、电气、温度、化学等类型，这些信息从不同侧

4、面、不同层次和不同程度反映了异步电机运行情况的好坏，如果能够充分加以利用，就可以有效地提高诊断的精度和可靠性，但是在充分利用的同时，随着获取信息的增多，就非常冇必要引入和研究适用于故障诊断领域的数据融合技术，來充分挖掘信息的内涵，并对多维诊断信息进行有效的融合。但目前，在异步电机的故障诊断过程中，大多还是基于单个参数进行的，所以在这里，将处理多维信息的数据融合技术引入到异步电机的故障诊断领域，具有一定的现实意义口⑷。总而言之，一方而，从诊断学角度来看，任何一种诊断信息都是模糊的、不确定的。任何一类诊断对象，单用一方面信息來反映其状态都是不

5、完整的。因此,在实际诊断过程中，只有从多方面获得关于诊断对象的多维信息，才能对异步电机进行更可靠、更准确的诊断。另一方面，随着所获取诊断信息的增多，非常'有必要引入和研究适用于故障诊断领域的信息融合技术，来充分挖掘信息的内涵，并对多源诊断信息进行冇效地融合利用，从而提高故障诊断的准确性、冇效性和可靠性。1.1课题概述多传感器数据融合最初应用于军事上的目标识别和跟踪，多个（种）雷达的信号融合处理得到更加确定的FI标航迹⑸。今天数据融合已经在许多领域得到应用，取得了巨大的经济效益。尽管数据融合发展至今还没冇统一的理论框架，但是它作为一门交叉学

6、科，已经在各应用领域得到足够的认识和发展。数据融合的基本概念就是通过对多个源的数据适当的融合，得到一个比单个源数据更有利的结果。针对故障诊断研究上对消除或者减小不确定性的耍求，多传感器数据融合将是这个领域以后发展的一个重要方向⑹。虽然数据融合技术在廿标识别，医疗诊断等领域应用广泛，但是在电机故障诊断领域刚处于起步阶段⑷。之所以将数据融合技术引用到界步电机故障诊断中，主要是因为在异步电机的实际诊断过程中，以下问题有待解决。⑴传感器的类型和数量的增多，导致需要处理的信息量增大:在异步电机的故障诊断过程中，诊断环境非常复杂，传感器的类型和数目也

7、随Z增多，由于各类传感器所捉供的信息是多维的，因此只冇综合利用这些特征信息才能准确诊断出异步电机的实际故障。(2)故障征兆与故障类型之间的非线性映像关联:在异步电机的故障诊断过程屮，故障形成的原因非常复杂，不同的故障类型可能以同一征兆表现出来，不同形式的征兆也可能表征同一故障，因此只有综合利用这些特征信息才能准确判断异步电机的实际运行状态。(3)故障诊断中的不确定性:在故障诊断的过程中，由于诊断对象、噪声影响和传感器的测量误差等原因，传感器所提供的信息往往表现出不完整、模糊甚至相互矛盾的情形，对于这些不确定性问题，数据融合也能提供比较合理

8、的解决方法。在异步电机的实际诊断过程屮，为了解决以上现实问题，特将数据融合技术引入到该领域。1.2设计说明电机多种故障同时存在，使基于单一的频谱分析方法无法准确检测到故障的特征频率。曲于屯机故