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1、（毕业论文）汽车发动机智能故障诊断理论及方法研究摘 要摘要纵观机械设备故障诊断的发展历史，旋转机械故障诊断技术的理论和方 法己经口臻完善，并在实际 应用中取得了巨大的经济效益。而对于以汽车发 动机为代表的往复式机械，对 其故障机理及诊断方法的研究远不如旋转机械成熟。发动机作为汽车的主耍部 件，是汽车行驶的动力源。由于其结构复 杂、零件多、工作条件恶劣，在运行 中是汽车发生故障最多的部件因此对其进行状态监测和故障诊断，对提 高汽车运行状况、降低能耗和改善生 态环境具有重要意义。本文在对汽车发动机智能故障诊断的理论与技术等内容进行综述的基础 上，针对汽车发 动机智能故障理论与技术所面临的主耍问题进
2、行了研究。结合汽车发动机的结 构组成，建立了汽车发动机故障诊断层次分类模型，提出 了采用专家系统、 人工神经网络和粗糙集的集成智能故障诊断模型。基于小 波分析、神经网络以 及粗糙集理论等技术和方法，研究了汽车发动机智能故 障诊断技术中的特征 提取、模式识别、知识获取以及增量学习等关键技术。 论文的主要内容如下： 结合汽车发动机的组成、结构特点，分析了汽车发动机故障类别及故障诊断特 点。针对汽车发动机这样的典型的复杂往复机械，建立了汽车发动机 故障层次 分类诊断模型，降低了汽车发动机故障诊断问题的复杂性。提出了 釆用专家系 统、人工神经网络和粗糙集的集成智能故障诊断模型来具体实现所提出的汽车技术
3、的实现提供了一条新的途径。 的状态信息，振动信号分析一直是 根据汽车发动机振动信号特征难 分析技术的特征提取方法。应用 提出了汽车发动机振动信号处理适的小波基，利用小波包分解获得了振动信号的时.频特征参数。在建立了汽汽车发动机的振动信号中包含着丰富 汽车发动机故障诊断最为有效的手段z。 以提取的特点，提出了基于时域分析和小波 小波变换来进一步分析信号的时.频特性， 中小波基函数的选择原则，并依此确定了合车发动机缸盏振动信号的信息 模型的基础上，阐述了配气机构的典型故障一气 门间隙异常的振动诊断机 理，以汽车发动机缸盖振动信号为例，提取出了用于 刻画振动信号特征的参 数，为后续的智能故障诊断技术
4、的模式识别奠定了基 础。 汽车发动机的结构复杂性决定了其征兆域与故障域Z间映射的复杂 性， 哈尔滨工业人学工学博t学位论史 在分析 粗糙集和神经网络集成技术的基础上，提出了适用于汽车发动机故障 诊断模式 识别的粗糙神经网络，阐述了粗糙神经网络的结构和学习方法。该网络采用一 对粗糙神经元取代了传统神经网络小的神经元，使得神经网络的 输入拓展成一 个连续的实数区间，增加了神经网络的信息理解能力。并将其 成功应用于汽车 发动机气门问隙的故障诊断过程中，诊断结果表明，粗糙神 经网络的这种结构, 不仅能够准确地诊断气门间隙故障，而且其诊断性能也 优于传统的BP神经网 络。 在描述汽车发动机状态的数据集中
5、，由于一些主、客观原因，常含 有一 些不完备的信息，针对故障诊断问题的不完备性，提出了分辨矩阵基元的 概 念，以此为基础，定义了面向对象.极大和容块的分辨矩阵，给出了利用定 义的分辨矩阵求取约简的方法。提出了一种面向对象.极大相容块的故障诊 断策规则。并以柴油发动机燃油喷射系统的故障诊断实例说明了该方法的可行性 和有效性。为了解决汽车发动机智能故障诊断的口学习和知识口动更新问题，提出了一种适用于汽车发动机故障诊断的增量学习策略，使得所提出的知识获取技术不仅能够从包含不确定信息的故障诊断问题中进行诊断知识 的发现，而 且能够在运行过程中进行口动学习和知识获取，不断丰富和完善其 诊断能力，为智能故
6、障诊断的知识获取和增量学习问题的解决提供了一个可行 的方 法。 关键词 汽车发动机；智能故障诊断；粗糙集；人工神经网络 AbstracttheofthefaultRevicwingdcvelopinghistory machinerydiagnosis, theoffaulthasbeenmoreandmoreandmethod theoryrotatingmachinerydiagnosis benefitsinitshasmadeenormouseconomicmethodrorpracticalapplication.perfect, and Butthefaultbydiagnosis
7、rcciprocatingmachincryTcprcscntcdasitforautomotiveisnotasadvancedrotatingmachinery . Theengine , asenginethesourceof 血eautomobileSointhemainunitoftheautomobile ispowerconditionworking complicatedi isitforvicwofstructure , toomanyparts , badtheautomobile Scondition，andtheconditionandconditionworkinge
8、cologybydetectingenergyimprovingthefaultdiagnosis .Theonthcfaultofautomotivekeytechnologyintelligentdiagnosisengine wasstudiedonthebasisoftheandofintroducingit Accordingtheorytechniquetothestructureofautomot i vehicrarchicalclassificationengine, adiagnostictheofwasanmodelof faultautomotive establish
9、ed . Andthendiagnosisenginefaultmodel waspresentedadoptingofncuralnctworkandset. Basedontechnologyexpertsystem, artificialroughthemethodsnet workeindofwaveletanalysis, neural roughset, thekeywasas technologystudied , suchanalysis , patternsignalandincrcmcn talfor thefaultofautomotiveacquisitionstudy
10、 intelligentdiagnosiscontent。fthisasengine . Thepaperfollowing :the integratedintel 1igentdiagnosisandAccordingcomposingwasfaultandcharacteristicofautomotiveenginesuchasautomotivcmachineryanalysed.aclassificationmodel, whichengine, the uphasreducedtheoffaultcomplexitydiagnosiscffcctivclymodeloffault
11、diagnosisautomotiveandofexpertsystem， artificialfaultmodclwasdiagnosisroughsetpresented . Ittofault newrealizethewayintegrationatthcdiagnosis 童玺鑒三些奎耋ofstateinfonnationisincludedintheAimtypicalcomplexreciprocating writersets hierarchical diagnostic onthe Basedhierarchicalofclassificationdiagnosticint
12、elligentneuralnetwork, enginetechnology offora,anintegratedintelligentof multi model, multi -me thod intelligent -Ili 三兰矍圭兰竺兰塞Plentyengine，thecategorydiagnosticofthevibrationisoneofthemosteffectivesignals methodsinthefaulttodiagnosisengine , therefore , theanalysisofautomotiveallthewhileengincAccord
13、ingsignalsinformeiti on establishing ofthe cap , thediagnosissignalmechanismoftypicalenginecylinder admission fault abnormily gearthevibrationofautomotive valveresearched . Takeclearanee wassignalenginedifficultyextractingenginesignal methodsoffeaturewerebasedont imedomainandextractingpresentedanaly
14、sistheto waveletwavclcttransfcrtheanalysis . Byusingtheofautomobilevibrationfeature , theanalysetime-frequency domaincharacteristicofvibration selection ofwaveletbase sigrml, the principle in vibrationofautomotivewas function signal enginepresented , processing thebasisof basedonthisthe wavelctbascw
15、asdctermincd. Onappropriatemodelforvibrationofautomotivemethods, whichcapcxamplc, thcfcasibilitycffeetivity cylinderinthisverified Becauseofthecomplexitydomainandthefaultisalsodomain complex.Basedonthepaper, was proposedofthestructureoftheautomotiveengine, thebetweenthcmappingsymptomoftheofanalysis integratedtechnologyroughsetandneur
