机车涡轮增压器故障诊断系统的研制

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涡轮增压器是列车的关键部件之一,在实际运行当中,增压器出现故障是造成机破、临修的主要原因之一,轻则影响乘客的旅行,使列车晚点,耽误其它列车的行程,重则出现交通事故,造成车毁人亡。因此,对机车涡轮增压器故障诊断系统的研制具有重要意义,而涡轮增压器属于典型的旋转机械,其主要故障源于转动部件——转子系统,所以涡轮增压器故障诊断集中于转子系统。  首先,总结了故障诊断方法的国内外研究现状,实际拆卸列车涡轮增压器,并进行三维建模工作,进而了解增压器结构及工作原理。归纳涡轮增压器的故障现象及原因,并具体分析转子系统故障。同时,总结振动分析方法,重点研究经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)理论,并针对仿真数据进行特征提取。  其次,提出削弱噪声信号及野值干扰的改进的模糊支持向量机(Fuzzy Support Vector Machine,FSVM)模型。利用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)优化模糊C均值聚类(Fuzzy C-Means clustering,FCM)求解样本模糊隶属度,即对传统的FSVM求解隶属度的方法进行改进,进而得到新的FSVM模型。通过EMD方法及时域统计参数、包络分解方法等处理分析仿真数据,提取故障特征,进而验证改进的FSVM的优越性。然后,通过涡轮增压器转子系统实验,对比不同算法的诊断效果,验证改进的FSVM在涡轮增压器故障诊断中的实用性。  最后,通过LabVIEW与MATLAB混合编程,结合Access数据库,设计并开发机车涡轮增压器故障诊断系统。软件内部嵌入支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、FSVM、改进的FSVM等故障诊断算法,以及一些特征提取方法。基于开发的软件系统,可以对涡轮增压器转子系统故障以及仿真数据进行有效分析及诊断。
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