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1、辽宁工学院硕士学位论文基于BP神经网络的三相SPWM逆变电源故障诊断研究姓名：梁虹申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：王艳秋20060301摘要辽宁工学院硕士学位论文摘要电力电子电路具有严重的非线性，冀元件过载能力小，翁损坏，因此实现其在线故障诊断成为人们研究的热点。本文探讨了不问的神经网络结擒用于故障诊断的方法。以三相s P W M 逆变电路为研究对象，运用M A T L A B 仿真软件建立故障仿真模型，通过傍寞试验获得逆变电路发生开关器传电路龋路时的故障数攒，构造神经鼹终数学习样本，并以此训练神缀网络。瓤熙B P 享枣经网终躲 线蠖波射蟪憋，用各糖教簿波形懿采撵数瓣对裤经
2、鼹终邀彳亍训练，使神经嬲络存健般障波形和救黪类型之阀鲍映射关系，礁定网络的缨构积参数，铙奏实验疆臻了蒸予三掇s p w 醚遂变电源抟在线神经瘸络散漳诊凝系统楚可行瓣。葑对粹经网络韵样本数据增多，神经阏络虢模将随之增大，学习、训练和诊断速度下降鹣闻题。本文将藕糙集与稽经阏络福结合，稻翔籀糙集对敌障信惑中祥本的所脊故障征兆进行数据处理，简化后的样本数据作为神经网络的训练样本，构成完整的褪糙集一种经网络系统，该方法优化了神经网络结捣，提高了诊断速度。针对B P 网络收敛速度慢、容易陷入局部极小值、难以确定隐含层和隐节点的个数的缺点，提燃了基于概率享孛经网络的故障诊凝改进方法。该方法采用爱时疑分类决策
3、理论建立系统的数学模型，以勰斯溺数作为激励函数，具有非线性处理和抗干扰能力强等特点，霹获缛黠三摆s P w 艇逆变曦滚鼓障瓣鸯散谖裂秘诊蕻。关键蠲：褪糙集棒经潮终；壤率辛率经溺络；敬漳诊断；三辐s P w M 邋燮藏潦A b s t r a c t辽宁工学院硕士学位论文A b s 仃a c t1 融ep o w e re l e c t r o n i c sc ir c l l i t sh a v es e r i o u sc h a r a 删s “co fn o n l i n e 眠t h ec o m p o n e n t sh a v ep o o ra b i l 匆o f
4、o v e r l o 越，a 蜮o u lo fw 矾e a s l 啄西羚砖谊。佼ef 酗d i a g n o s i so nl i n eh a db e c o m et h eh o ts u b j e c t T l l i sp a p e rd i s c u s s e d 也ef a u l td i a g n o s e越e 氇穗u s 堍杰耍嘲ts 扭丰e t 黼o fn e 娃蕊建e 黼矗U s 主珏g 鞠程L A Bo 建豳l i 酶疆氆et h r e e p h a s es i n e * P w Mi n V e r t e rf a u l ts
5、i m u l a t i o nm o d e l t h ed a 诅m a d eu po fm el e a n l i n gs 嬲p l e so f 氇e 赫疆蠢n e 熏w o 蠢w 辐曲蠢n 越酝s i 激醢l a t i 囊g 董糙螽硅l t 弹e so f 侥es 聃敷e k s 穗t l l ei n v e r t e r A s 重量l eB pn e u 瞳n e t W o 威h 积n g 锰l ee b a f a c t e 疸鲥c so fn o n l i n e a rm a p p i n 蠡，a 触t r a i n m gaB Pn e l l
6、r a ln e t W o r kw i t 量lm es a m p l i n gd a t ao fm a l f h n c t i o n i n g 、v e f o r m s ，t h en e u 翻n e 船o r k 、v o u l d8 a v et h ef e l a t i o n s h i pb e 咐e e nm a l 翁m c t i o n i n gw a v e f b r m sa 薹l df a u l tt y p e s ，t h eo p t i m u ms m j c t l l r ea n dp a r a m e t e r
7、 so ff a u nd i a g n o s i ss y s t e mw a sa c 圭l i e v 嚣d 。T h es i m u l a t i o nr e s u l tp m v e dm a t 血em o d e l 、张sf e a s i b l e ，W i mt l l e 芏l c r 髓s i 热go ft h es a m p l ed 如，t 溉s i z co fm en e t 话珏b e 期o f e m p l e x ，l e a n l i n g 、仃a i n i n ga n dd i a g l l o s es p e e d
8、w i l ld e s c e n d T l l i sp a p e ri n t e g r a t e sn 怕r o u g h c s ta n d粒班越羲e l w 。躐曩l e 热u l li n 您潍戬i a sw e l la s 氆es 锄p l i n gV o l a 秽v 越辩sw e f es i m p l i f i e db yR o u 曲一s e t ，t h e ns h a p e dt 1 1 ec o m p l e t er o u 曲s e t n e u r a ln e t 、v o r ks y s t e m 1 1 1 i s难e
9、 氇礤。瞄m i Z e s 氇es 摊e 钮珲o f n e 淞。戎a 蕊i m p V e s 谯。d i a g n o s i ss p e 嚣d 。A i m i n gm eB Pn e t w o r kh a V l n gt h ed i s a d v a l l t a g eo fs l o wc o n s 仃i n g e n c ys p e e d ，潮矗n gi n t op 撕m i n 溉u mV a l u ee a s i l ya 髂dd i 蕾e 浊t oc O n 螽凇t n 鞠l b e ro 弛 d d e nl a y e ra n dn
10、o d e A ni m p m v e dm e m o do ff 她l td i a 驴o s i sb a s e d 蛆p r o b a b m S t i cn e u r a ln c p w o f k sw a sp r e s e n t e d T h em e m o du s e dB a ”sc l a s 嚣i 矽i n ga n dd e c i $ i o n m a 话n gt h e o r yt oc o s n t u t et h em a t h e m a t i cm o d e lo fs y s l e m ，w i 搬G a u s s
11、 矗m c t i O 娃a sa c t i v a t b go n e ，np o s s e s s e st h ec h a r a c t e r i s t i c so fs 虹o n gn o n l i n e a rp r o c e s s i n ga n da n t i i n t e r f e r i n ga b i l j t y nc o u 圭de 娥d e n t l y d e n t i 黟a ：醴d i a 瑟觳o s e 圭l e 妇u l t so f t h em o 娃e l 。融yw o 堪s ：R o u 蚺一s e tn 黝翻n
12、 e w 。撤；P b 曲i l i s 鼋i en e 毽r 鑫l 珏e t 摊。趣；F a 毪l td i 鲫。虫 s P w 醚羝V e 蹴fl l1 绪论辽宁工学院硕士学位论文1 绪论1 1 引言众掰阎知，故障诊断历来莛一个十分重要的课题。在电子系统中，尤其是在以集成电路为核心的现代微电子系统中，由于系统的规模越来越庞大，性能和构造也更加完善、复杂，系统中任何一个元器件静敬障都裔可能导数整个系统的失灵。特澍是对于某些安全保卫装备、宇航及星际电子设鍪，在十分特殊的环境下必须保证系绞正常工作。因此，在设计、生产、运用这些系统的各个过程中，必须周密研究系统的各部分的可测性和霹诊断性，以便及时
13、修理维护，修理和维护静蔑提是故隆渗甑。1 2 故障诊断概述故障诊断( F a u l tD i a g n o s i s ，F D ) 始于( 机械) 设备敞障诊断，其全名是状怒监测与鼓障诊叛( C o n 菠i o 建M 。珏i 幻r 鑫珏矗F a 姨D 运；n o 委s ，c 瓣B 。宅包含嚣方嚣内容：一是对设备的运行状态进行监测；二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。放薄诊凝菝本已有3 0 多年豹发溪瑟史，现已广泛应爱予飞辊爨动驾黢、天遥曩星、航天飞机、汽轮发电机组、飞机和船舶发动机、核反应堆、大型电网系统、石油化工过程帮浚备、汽车、冶余设备、矿由设貉和机床等领域。最早开发故
14、障诊断技术的大概是美国，1 9 6 1 年开始执行阿波罗计划后出现的一系列设备故障造成的悲劂导致1 9 6 7 年程美国宇航局创爵下，由美国海军研究爨主持成立了美国机械故障预聪謦小组( M a c h i n e F a u l t P r e v e n t G r o u p ，M F p G ) 。积极从事技术诊断的丌缴，1 9 7 1 年M F P G 正式翊归美瀚国家标准局领导，从事故障机理的研究，检测、诊叛帮预缀懿技术秘究，碟纛性分摄及耐久瞧译馋。美国戡械工程耀学会镁导下的锅炉压力容器监测中心在应用声发射诊断技术对静设备故障诊断方面取得了较大懿进展。箕拖还蠢j o 殛s 艇i 乜h
15、 e l 公司熬怒低温承泵窥空惩视鹣魏溺技术，s P l R 嚣公司的用于军用机械的轴和轴承诊断技术，T E D E c O 公司的润滑油分析诊断技术等都在溪舔土套领先遗位。美黧在航空方垂，在可靠赣维穆警灌翡基磁上，大筑模圭| 羹对飞辊进行状态监测，采用了飞行器计算机数据综合系统，分析处理大量飞行中的信息来确定飞撩各部位静教障器溜并发凄消除敖淹的命令，这一技术己嗣于B 7 4 7 帮D C 9 等匿1 绪论辽宁工学院硕士学位论文型客机中，大大提高了飞行安全性，据统计，世界班机每亿旅客公里的死亡率从6 0年代的O 6 左右下降到7 0 年代的O 2 左右，并非偶然。在英国6 0 年代末7 0 年
16、代初，以R A c o l l a c o t t 为首的英国机器保健中心最先开始研究故障诊断技术，1 9 8 2 年曼彻斯特大学成立了沃福森工业维修公司，其他还有几家公司都开展了这方面的研究工作。设备诊断技术在欧洲其他国家也有很大发展，各在某一方面具有特色或领先地位，瑞典的S P M 公司的轴承监测技术，挪威的船舶诊断技术，丹麦B K 公司的振动监测诊断和声发射监测仪器等都各有千秋。日本在钢铁、化工、铁路等民用工业部门的诊断技术方面发展很快，占有某些优势，他们密切注意世界性动向，积极引进消化最新技术，努力发展自己的诊断技术，研制自己的诊断仪器，新曰铁从1 9 7 1 年起开发诊断技术，到1 9 7 6 年基本上达到实用阶段。日本的机械维修、计侧自动控制、电气和机械学会相继设立了自己的专门研究机构。同本国立研究机构中的机械技术研究所和船舶技术研究所重点研究机械基础件的诊断技术。东京大学、东京工业大学、京都大学等高等院校着重基础性理论研究。其他民办企业如三菱重工、川崎重工、日本制作所、
