论文部分内容阅读
摘要：随着社会经济的日益发展和人民生活水平的不断提升，汽车行业的发展使得人们的出行变得更加便捷，已经赢得了越来越多人的关注。汽车发动机则作为汽车的驱动保障，它的研发水平对整个行业的发展至关重要，同时，相关故障的诊断以及系统分析也会在一定程度上完善汽车性能，减少故障发生率，为人们的安全出行提供保障。文中针对汽车发动机故障诊断系统展开了细致探究，仅供大家参考。
关键词：发动机；故障诊断；信号处理；模型解析
一、基于信号处理的故障诊断方式
对于汽车发动机故障诊断来说，它是一个模式分类和辨别问题的过程，主要包含了获取信息、提取故障特性和模式辨别三个环节。从汽车发动机故障诊断技术开始出现发展到现在，已经演变出了多种不同的分类方式。如果依照国际惯用的方式则可以划分为基于基础知识、基于模型解析、基于信号处理这三种解决方式。就基于信号处理的的方式而言，它是指人们运用信号模型，比如有关的函数、频率、小波变换等，针对所传输的信号进行直接检测，比如方差、幅值、频率检测等，从而发现汽车发动机所存在的故障，并进行排除的一种手段。其中主要包含了小波变换方法、主元分析方法、运用KULLBACK信息处理准则的故障检测方法等。
小波变换方法是一种结合时间与频率的分析方法，自身的多分辨能力极强，大多被应用于一些较为平稳信号的奇异性探究。在进行诊断的过程中，需要面对所获取的信号进行一定程度的小波变化，并适当的排除一些由于输入变化引起的奇异点，这样所剩余的奇异点则可以被称为故障点。基于小波变换方法可以有效的检测信号的突变和噪声问题，其故障检测进程中相关设备较为灵敏、精确，但时间迟滞现象也十分明显，同时小波段的选用也会对诊断结果有所干扰，使用时应当慎重。主元分析法是一种较为高效的数据压缩和数据获取的方法，这种方法可以实现实时诊断，可以适用于那些大型的、变动缓慢的稳态工业环境的监控。它可以针对故障检测中的各种历史数据，利用主元分析方法搭建正常状况下的主元模型，如果测量数据与主元模型发生冲突，那么就说明有故障出现，可以利用数据分析探究出故障出现原因并加以应对。
二、基于解析模型的故障诊断方式
就基于解析模型的故障诊断方式而言，它是发展时间最早、历程最长的一种故障诊断方式，在进行诊断时它需要在熟练掌握诊断目标数学模型的基础上，合理的应用数学方式被测对象进行诊断处理。它的优势在于能够很好地针对未知的故障进行固有的敏感性测量，缺点则是很难获取系统测量的模型，同时由于拥有建模误差、扰动或者噪音存在，造成鲁棒性问题表现的尤为突出。但是，由于解析模型的故障诊断模式当中鲁棒性问题具有一定的使用价值，因为大多数生产环节中由于未知扰动、噪音等要素所引所引起的故障，要想获取精确地数学模型太过困难。另外，在建模时，还拥有很多的不确定性、动态性出现，一旦不能及时地应对，那么原有的故障诊断方式则就会形同虚设。动态系统的鲁棒故障诊断则是指在诊断模型没能确定的基础上，故障诊断系统会在一定程度上辨别扰动和故障，这样也可以很好的发现故障并进行处理。
对于线性系统的鲁棒故障诊断来说，主要包含残差生成和残差评价两种，其拥有的各种参考成果非常丰富，可以为诊断提供很大便利。而对于非线性系统的故障诊断来说，深入性的的探究则相对较少，概述来说主要包含参数估计方法、状态估计方法以及等价空间方法三种。具体介绍如下：参数故障方法，依据机理分析得知系统的模型参数和各种物理元器件參数关联方程，再由实时检测获取系统的实际模型参数，最终将两者经过系统比较，确定是否出现故障或者故障发生的程度，它的缺陷在于很难依据模型参数获取物理参数，使得故障排除效率较低。等价空间方法则是能够依据系统的输入、输出的实际值对系统中数学模型的一致性进行考量，这样也可以起到检测和分离故障的目的。状态估计法则是指重新构建被控过程的状态，可以适当的利用与可测变量之间所构建的残差序列，构建出一定的故障检测模型，然后在运用统计检测方法，在残差序列当中进行故障检测，为进一步故障分类、估测预处理提供支持。
三、基于知识的故障诊断方式
目前，随着我国信息行业的飞速发展，各种新型的设备开始不断地应用于故障诊断技术当中，所以基于知识的故障诊断方法得到了很大的发展，它对于目标对象的精确化数字模型要求相对较低，同时自身的智能化、自动化操作却得到了长足发展。以下就基于知识的故障诊断方式当中的有关方法进行详细讲解：第一，专家系统故障诊断方法，是指先利用计算机采集诊断目标信息，然后综合性的考量各种规则，再利用各种推理或者应用程序，向用户索要一些必要的信息，进而快速找到故障并加以排除。第二，模糊故障排除方法，是指通过系统探究故障与征兆之间的联系来判别设备运行状况，进而找出故障并加以应对的方法。第三，故障树故障诊断方法，它是基于诊断目标进行结构、功能探究的一种方法，具有一定的因果关系，同时依据这种理念再找到故障之间的逻辑关系之后，可以依照各种搜寻方式进行故障排除与应对等。总之，故障诊断的方法还有很多，需要人们仔细探究，找出最为合理的应对方法，才可以更为高效地解决问题。
四、结语
随着人们生活水平日益提升，对于汽车等出行工具的使用越来越频繁，其发动机故障诊断的系统研究也就显得越来越重要，需要引起人们的广泛重视。文中主要介绍了基于信号处理、解析模型、基于主元知识三种方式的诊断方法的原理及特点，指出了一些自己的观点，希望可以对大家的进一步探究提供帮助。
参考文献：
[1]梁春华，李晓欣.先进材料在战斗机发动机上的应用与研究趋势[J].航空材料学报，2012，32（6）：32-36.
关键词：发动机；故障诊断；信号处理；模型解析
一、基于信号处理的故障诊断方式
对于汽车发动机故障诊断来说，它是一个模式分类和辨别问题的过程，主要包含了获取信息、提取故障特性和模式辨别三个环节。从汽车发动机故障诊断技术开始出现发展到现在，已经演变出了多种不同的分类方式。如果依照国际惯用的方式则可以划分为基于基础知识、基于模型解析、基于信号处理这三种解决方式。就基于信号处理的的方式而言，它是指人们运用信号模型，比如有关的函数、频率、小波变换等，针对所传输的信号进行直接检测，比如方差、幅值、频率检测等，从而发现汽车发动机所存在的故障，并进行排除的一种手段。其中主要包含了小波变换方法、主元分析方法、运用KULLBACK信息处理准则的故障检测方法等。
小波变换方法是一种结合时间与频率的分析方法，自身的多分辨能力极强，大多被应用于一些较为平稳信号的奇异性探究。在进行诊断的过程中，需要面对所获取的信号进行一定程度的小波变化，并适当的排除一些由于输入变化引起的奇异点，这样所剩余的奇异点则可以被称为故障点。基于小波变换方法可以有效的检测信号的突变和噪声问题，其故障检测进程中相关设备较为灵敏、精确，但时间迟滞现象也十分明显，同时小波段的选用也会对诊断结果有所干扰，使用时应当慎重。主元分析法是一种较为高效的数据压缩和数据获取的方法，这种方法可以实现实时诊断，可以适用于那些大型的、变动缓慢的稳态工业环境的监控。它可以针对故障检测中的各种历史数据，利用主元分析方法搭建正常状况下的主元模型，如果测量数据与主元模型发生冲突，那么就说明有故障出现，可以利用数据分析探究出故障出现原因并加以应对。
二、基于解析模型的故障诊断方式
就基于解析模型的故障诊断方式而言，它是发展时间最早、历程最长的一种故障诊断方式，在进行诊断时它需要在熟练掌握诊断目标数学模型的基础上，合理的应用数学方式被测对象进行诊断处理。它的优势在于能够很好地针对未知的故障进行固有的敏感性测量，缺点则是很难获取系统测量的模型，同时由于拥有建模误差、扰动或者噪音存在，造成鲁棒性问题表现的尤为突出。但是，由于解析模型的故障诊断模式当中鲁棒性问题具有一定的使用价值，因为大多数生产环节中由于未知扰动、噪音等要素所引所引起的故障，要想获取精确地数学模型太过困难。另外，在建模时，还拥有很多的不确定性、动态性出现，一旦不能及时地应对，那么原有的故障诊断方式则就会形同虚设。动态系统的鲁棒故障诊断则是指在诊断模型没能确定的基础上，故障诊断系统会在一定程度上辨别扰动和故障，这样也可以很好的发现故障并进行处理。
对于线性系统的鲁棒故障诊断来说，主要包含残差生成和残差评价两种，其拥有的各种参考成果非常丰富，可以为诊断提供很大便利。而对于非线性系统的故障诊断来说，深入性的的探究则相对较少，概述来说主要包含参数估计方法、状态估计方法以及等价空间方法三种。具体介绍如下：参数故障方法，依据机理分析得知系统的模型参数和各种物理元器件參数关联方程，再由实时检测获取系统的实际模型参数，最终将两者经过系统比较，确定是否出现故障或者故障发生的程度，它的缺陷在于很难依据模型参数获取物理参数，使得故障排除效率较低。等价空间方法则是能够依据系统的输入、输出的实际值对系统中数学模型的一致性进行考量，这样也可以起到检测和分离故障的目的。状态估计法则是指重新构建被控过程的状态，可以适当的利用与可测变量之间所构建的残差序列，构建出一定的故障检测模型，然后在运用统计检测方法，在残差序列当中进行故障检测，为进一步故障分类、估测预处理提供支持。
三、基于知识的故障诊断方式
目前，随着我国信息行业的飞速发展，各种新型的设备开始不断地应用于故障诊断技术当中，所以基于知识的故障诊断方法得到了很大的发展，它对于目标对象的精确化数字模型要求相对较低，同时自身的智能化、自动化操作却得到了长足发展。以下就基于知识的故障诊断方式当中的有关方法进行详细讲解：第一，专家系统故障诊断方法，是指先利用计算机采集诊断目标信息，然后综合性的考量各种规则，再利用各种推理或者应用程序，向用户索要一些必要的信息，进而快速找到故障并加以排除。第二，模糊故障排除方法，是指通过系统探究故障与征兆之间的联系来判别设备运行状况，进而找出故障并加以应对的方法。第三，故障树故障诊断方法，它是基于诊断目标进行结构、功能探究的一种方法，具有一定的因果关系，同时依据这种理念再找到故障之间的逻辑关系之后，可以依照各种搜寻方式进行故障排除与应对等。总之，故障诊断的方法还有很多，需要人们仔细探究，找出最为合理的应对方法，才可以更为高效地解决问题。
四、结语
随着人们生活水平日益提升，对于汽车等出行工具的使用越来越频繁，其发动机故障诊断的系统研究也就显得越来越重要，需要引起人们的广泛重视。文中主要介绍了基于信号处理、解析模型、基于主元知识三种方式的诊断方法的原理及特点，指出了一些自己的观点，希望可以对大家的进一步探究提供帮助。
参考文献：
[1]梁春华，李晓欣.先进材料在战斗机发动机上的应用与研究趋势[J].航空材料学报，2012，32（6）：32-36.