基于鲁棒自适应观测器的dk-2制动机故障诊断

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1、万方数据中图分类号婴l兰UDC鱼至!硕士学位论文学校代码!Q塾3密级公珏基于鲁棒自适应观测器的DK-2制动机故障诊断FaultDiagnosisforDK-2BrakeBasedOnRobustAdaptiveObserver作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：易鉴兑控制科学与工程故障诊断信息科学与工程学院黄志武教授论文答辩日期塑!坐苎：乎答辩委员会中南大学2014年04月学位论文原创性声明嬲嬲螋万方数据本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论

2、文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：蔓蕉型日期：塑!臣让月4日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅：学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论

3、文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：妞日期：盘型i乎一年三．月；L日导师签名：{乏!鳖日期：玉!兰年￡月望日万方数据基于鲁棒自适应观测器的DK-2制动机故障诊断摘要：DK．2制动机是我国自主研制的新一代电控空气制动机，已广泛应用于神华、朔黄等货运专线的万吨重载组合列车，是列车制动系统的核心控制设备。DK-2制动机的安全可靠运行及精确故障诊断，是当前的研究热点问题。本文建立了DK．2制动机的系统功能模型，采用基于鲁棒自适应观测器的诊断技术，能克服系统干扰和模型不确定性的影响，实现制动机故障的精确检测和隔离。主要工作如下：首先，在研究DK-2制动机气

4、路结构和工作原理的基础上，分析其工作模式的阶段动态变化、叠加运行特性及系统功能的设计特点，通过对制动机的故障分类、故障特点以及诊断难点进行分析，针对其模型不确定性及系统扰动对诊断精度的要求，提出一种基于鲁棒自适应观测器的故障诊断方案。其次，针对制动机内部部件繁多且工作状态复杂多变、实际运行工况下多种工作模式交互并动态地变化等特点造成的建模难题，基于流量方程、绝热过程方程以及理想气体状态方程建立受控阀、中继阀、高速电磁阀等基础气动模块的数学模型；在此基础上，根据DK-2制动机的气路结构和模块间耦合关系，使用机理分析方法推导制动机的自动制动和单独制动功能数

5、学模型，并通过模型仿真和实际试验数据对比验证系统模型的准确性。再次，在建立系统模型的基础上，针对DK-2制动机长期运转于冲击频繁、振动剧烈的恶劣环境，容易受外部干扰和模型不确定性影响的特点，设计鲁棒自适应诊断观测器，利用特殊坐标基(SCB)变换产生鲁棒残差，对外部干扰进行解耦，并根据模型不确定性变化特点设计时变的自适应阈值，实现制动机故障的准确检测，在保证故障检测概率的同时有效降低了干扰环境下的误诊率；对每个状态变量构建独立的残差，与自适应阈值相比较，得到每个状态变量的布尔向量值，进一步对照故障特征表实现制动机故障的有效隔离，并通过Matlab仿真验证

6、了所提方法的有效性。。最后，根据诊断系统总体框架，采用分层组件化的结构给出了DK．2制动机故障诊断系统的软硬件实现，实现的系统已试用于安装在神华新型八轴电力机车上的DK-2制动机。列车在途运行的实际诊断结果验证了所研制诊断系统的实用性。图51幅，表13个，参考文献87篇II万方数据关键词：DK一2制动机；数学模型；故障诊断；鲁棒自适应观测器分类号：TPl3；621III万方数据FaultDiagnosisforDK-2BrakeBasedonRobustAdaptiveObserverAbstraet：DK-2brakeisanewgeneration

7、ofelectronicallycontrolledairbrake，whichisself-developedbyourcountryindependently．Itisakeycontrolequipmentofthetrainbrakingsystem,andhasbeenwidelyusedintheheavy-haulcombinationtrainsrunningonShenshuoandShuohuangrailways．ThereliableoperationandfaultdiagnosisofDK-2brakearehotspoti

8、ssuesincurrentresearches．InOurpaper，thesystemfu