基于深度学习的轨道列车牵引电机综合监测研究

来源 :上海应用技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gu999
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文在分析城市轨道交通的发展现状和当前主要问题后,提出了一个基于深度学习的轨道交通牵引电机的综合监测平台的研究,同时为了响应国家的‘零碳’号召和环保需求,鉴于城市轨道交通中的永磁同步电气牵引系统的绿色、节能、高效等优点,故本文的轨道交通牵引电机的综合监测平台的研究对象选定为永磁同步电机,本文轨道交通牵引电机综合监测平台的监测对象分别为牵引电机的控制电路故障状态、牵引电机的轴承故障状态和牵引电机运行实时温度这三个部分。首先为了能对下文牵引电机的控制驱动电路故障监测提供一个有效的模型验证和具体的数据支撑,本文结合了轨道交通牵引电机的实际应用场景以及传统矢量控制方法的特点,提出了一个基于单神经元算法的双电机转速同步控制系统,该方法有效结合了单神经元的特性和矢量控制系统可控性。通过仿真实验证明,该方法比起传统的固定PI速度环的双电机同步矢量控制系统,整个电机控制系统的超调性大大降低和鲁棒性明显提高。然后根据本文所搭建的基于单神经元的电机同步矢量控制系统在matlab/Simulink仿真软件设置相应的控制电路故障,从而获取永磁同步电机在控制电路不同状态下的故障数据,再结合永磁同步电机控制电路中各个物理量的瞬变性和时序性特点,提出了一个基于LSTM算法的电机控制电路的故障监测模型,并进行了相关数据训练和测试,验证了该模型对牵引电机控制电路故障状态监测的有效性。接着根据所有牵引电机轴承故障的特点,分析了CNN卷积神经网络中各个网络的特性,提出了利用CNN卷积神经网络来对电机轴承状态进行监测。同时为了有效避免原始数据对CNN卷积神经网路的数据预处理中不必要的信息损耗,并实现‘端到端’高信息密度的电机轴承状态监测,本文提出了一个基于STFT和改进CNN卷积神经网络的电机轴承监测模型,并且采用了电机轴承故障领域内认可度较大的数据集进行了算法有效性验证,最后在随机选取的测试集终得预测准确性高达97.2%,有效证明了本文提出的基于短时傅里叶变换和卷积神经网络的电机轴承状态监测模型在电机轴承故障监测领域内的适用性。最后的组成部分,根据永磁同步电机在运行时的关键部位的温度变化特点以及传统等热效应方法无法对电机温度进行实时监测的局限性,本文结合异质集成学习算法的思想,针对电机在运行时温度难以实时监测的问题,提出了一个基于DAE_GA_Stacking算法的电机温度预测模型,首次将Stacking理念运用于电机监测领域,根据电机的机理特性采用了DAE算法进行数据降维后,进行了相关的实验尝试后和Spearman关联度分析后,分别选用了KNN、XGBoost、RF、GBDT这四个算法作为Stacking架构中的基学习器。在进行相同条件下的训练集和测试集划分验证后,对比了深度学习领域内常见的RNN和LSTM算法,与代表了同质集成学习的随机森林(RF)算法,结果有效证明了本文所提出基于DAE_GA_Stacking算法的测模型在电机运行温度实时监测领域内优越性和预测的准确性。
其他文献
为了适配我国经济的快速发展,满足日益增长的铁路需求,我国铁路不断朝着高速化、重载化方向迈进,但这也使得列车轮对与轨道接触面的擦伤和剥离等的破坏现象愈发严重。列车在运行过程中产生的轮轨摩擦热是造成磨损破坏的重要因素之一,因此为了详细了解高速列车摩擦生热的形成规律,对其进行摩擦接触温升仿真分析具有重要的现实意义。本文主要通过ANSYS有限元分析软件,分别构建列车车轮在钢轨上滑动和滚动这两种实际工况下的
学位
如今,公共安全突发事件时有发生,越来越多民众针对安全事件在微博等大型社交网络发表观点,在网络发酵下民众观点迅速行成为针对突发公共安全事件的网络舆情,网络舆情是社会观点在网络中的呈现,正深刻地影响着公共管理领域,在民意的引导方面也发挥着巨大的作用。网络舆情信息相比于传统媒体舆论,其传播速度更快、传播面更广,受众更多,同时其监管与疏导的难度更大。有效分析突发公共安全事件中网络舆情演化,能够使决策部门更
学位
在地铁隧道工程的施工与运营过程中,隧道发生沉降容易造成塌陷事故,因此监测地铁隧道工程的沉降状态,发现异常并及时采取补救措施,具有重要现实意义。传统沉降监测方法有:全站仪测量、静力水准仪测量等;常用监测方法有:埋设土压力计、收敛计等;新型沉降监测方法有:摄影测量、激光雷达测量等。针对地铁隧道空间狭小,现有监测方法无法进行长距离、实时、智能监测的情况下,本研究提出一种新型光电自校准地铁隧道沉降监测方法
学位
伴随着城市的不断发展进步,轨道交通逐渐成为市民出行的首要选择方式,而轨道交通电梯作为运送乘客的最主要工具之一,其安全性、稳定性和可靠性成为专家学者的研究重点。当前轨道交通电梯存在服务网点较少,电梯维保流于形式、电梯安全监督管理、维修等信息不公开、电梯行业精细化管理覆盖不全面,治理方式比较粗糙以及电梯故障只能做到“事后维修”,故需要研究一种对电梯故障进行预测的方法。本文首先介绍电梯行业和轨道交通电梯
学位
CRO(合同研究组织)企业是我国90年代末出现的新兴行业,如今CRO企业的服务范围已经覆盖到医药企业研发的全过程,并且随着我国创新药研发需求的增加,CRO企业也在不断发展。但是,相比国外的CRO企业,我国CRO企业由于发展时间较短,企业规模较小,行业集中度也较低,同时本土CRO企业必须努力提高自身市场竞争力来应对国外大型CRO企业的冲击。而通过并购,企业可以在短期内迅速扩张,增强其在市场中的竞争力
学位
随着我国轨道交通行业的不断发展,高速铁路技术已达到世界领先水平,运营里程逐年上升。高速铁路在长期服役过程中的运营和维护等方面仍面临挑战,高速列车动态载荷和环境载荷是造成无砟轨道病害的主要原因。为研究轨道结构服役状态对车辆安全行驶的影响,本文基于车辆-轨道-桥梁耦合动力学理论基础,建立了考虑随机不平顺和病害不平顺共同作用下的车辆-轨道-桥梁空间耦合动力学分析模型。研究了轨道服役病害存在状态下车辆、轨
学位
我国的高铁运营里程日益增长,对于牵引供电系统的安全运行有了更高的要求。作为牵引供电系统重要的子系统,接触网系统稳定运行的重要性不言而喻。接触网系统的可靠性和维修所花费的费用是一对冲突的工程指标。为了给决策者提供合理多样的维修计划方案。本文选取7种接触网系统主要部件,通过Petri网分析法,分析单供电区间接触网的故障模型,建立了接触网故障模型。建立从单个设备状态的可靠性到接触网系统整体可靠性与维修方
学位
我国轨道交通技术不断发展,乘坐舒适性体验成为人们关注的重点之一。随着车速的提高,车辆振动频率的增大可能会给乘客带来不好的舒适性体验,因此需要对乘客的舒适性进行评估。然而,目前针对轨道车辆舒适性的研究一般是通过测量车厢地板面的加速度,采用平稳性指标进行评价,忽略了人体力学自身的振动特性,不能真实地反映人体的振动响应。为此,本文对轨道车辆乘客舒适性进行了深入研究,主要内容如下:(1)对国内外不同领域评
学位
随着社会的发展,城市交通环境日益复杂,改善城市交通环境成为重点研究方向。在科学技术水平快速进步的今天,自动驾驶和智慧交通领域的进步正助力社会交通环境优化提升。近几年发展火热的自动驾驶由于受单车智能对环境感知范围的限制导致发展停滞,国内自动驾驶领先企业百度创始人李彦宏认为“单车智能+车路协同”模式是未来自动驾驶和智慧交通发展的必由之路。保障道路交通安全是自动驾驶汽车的首要任务,就目前发展情况来看,由
学位
作为未来铁路移动通信的5G-R系统,不仅保留了5G系统所有技术及功能,而且还拓展了铁路行业所必需的关键业务功能,以增强服务灵活性和设备连接性来部署其服务,通过先进的网络切片技术,实现不同用户间的差异化网络定制,以满足未来行业多样化需求。本文首先设计了一套端到端网络切片系统,并对该系统中的各层设计进行了详尽地介绍与分析;其次由于铁路场景的移动性,为了保障对已接入切片网络内的用户通信不中断,设计了一种
学位