基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的提升機(jī)制動系統(tǒng)故障診斷技術(shù)與方法.pdf

1、提升機(jī)是礦井的“咽喉”和大型關(guān)鍵設(shè)備。目前為止，我國礦業(yè)生產(chǎn)由于提升設(shè)備制動系統(tǒng)故障而發(fā)生重大事故的很多，已造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。當(dāng)前故障診斷技術(shù)一個重要的特征是與具體工程技術(shù)領(lǐng)域的結(jié)合比以往更加緊密，更加注重解決實際問題和堅持預(yù)防故障為主的方針，從而確保工程系統(tǒng)的安全性與可靠性。現(xiàn)代診斷技術(shù)與方法解決工程實際問題有兩個發(fā)展方向：一是計算機(jī)診斷輔助決策支持系統(tǒng)。制動系統(tǒng)故障神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家診斷系統(tǒng)(NNEDS，Neural Net

2、work Expert Diagnosis System)正是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)、專家系統(tǒng)的故障樹分析等技術(shù)融合而成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)輔助診斷決策系統(tǒng)；二是用于構(gòu)成實時狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，或者進(jìn)而實現(xiàn)高性能的自控系統(tǒng)。制動力矩自組織神經(jīng)模糊控制器(NNSOC，Neural Network Fuzzy Self-organizing Controller)正是這種恒減速自控系統(tǒng)。當(dāng)提升機(jī)負(fù)載變化或其它突發(fā)事件發(fā)生時，恒減速NNSOC可使制動時減速度

3、恒定，對系統(tǒng)沖擊量最小、制動故障大大地降低。本研究主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴用故障樹分析法(FTA，F(xiàn)ault Tree Analysis)分析了制動系統(tǒng)故障機(jī)理。再根據(jù)制動系統(tǒng)FTA，提出了制動系統(tǒng)在線監(jiān)測診斷的方法和搭建了提升機(jī)試驗臺。用試驗臺在線監(jiān)測了制動系統(tǒng)工況性能參數(shù)，并給出了診斷結(jié)果。監(jiān)測結(jié)果分別為制動系統(tǒng)NNEDS故障診斷、恒減速NNSOC設(shè)計提供了故障數(shù)據(jù)樣本和控制精度的仿真數(shù)據(jù)。利用最小割集故障樹(MCSFT，M

4、inimum Cut Set Fault Tree)和計算機(jī)對制動系統(tǒng)電路觸點故障進(jìn)行了電路觸點可靠性分析，找出電路觸點結(jié)構(gòu)性故障薄弱環(huán)節(jié)并設(shè)置故障監(jiān)測點就能迅速經(jīng)濟(jì)地查明提升機(jī)的頻發(fā)電氣故障的原因，提高提升效率；
　　 ⑵用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多種算法與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分別對故障診斷樣本、制動力矩神經(jīng)模糊控制樣本進(jìn)行診斷性能、神經(jīng)模糊控制性能對比實驗，得出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷和神經(jīng)模糊控制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最佳智能算法(智能算法trainlm、traing

5、dx分別是故障診斷、神經(jīng)模糊控制的最佳算法)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的理論方法；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法與結(jié)構(gòu)設(shè)計理論方法不僅是本課題的基礎(chǔ)性研究，而且對其它類型的故障診斷和自適應(yīng)故障控制尋找最佳網(wǎng)絡(luò)算法與最佳結(jié)構(gòu)將提供理論依據(jù)；
　　 ⑶因制動系統(tǒng)表征故障癥兆的變量多，其診斷比較棘手。軟故障往往是硬故障的先兆，因此對制動系統(tǒng)軟故障的及時預(yù)報和診斷是提升機(jī)故障診斷特點和難點。結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗知識，根據(jù)制動系統(tǒng)故障樹和試驗提升機(jī)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，完成了制

6、動系統(tǒng)故障樣本的設(shè)計,用制動系統(tǒng)NNEDS的SOM網(wǎng)絡(luò)對制動系統(tǒng)的7種故障模式進(jìn)行了分類，成功實現(xiàn)了第一層次的診斷；同樣用BP網(wǎng)絡(luò)、Elman網(wǎng)絡(luò)對制動系統(tǒng)子液壓站的故障樣本進(jìn)行了第二層次的診斷，確定了故障原因、程度。液壓站故障診斷測試結(jié)果表明：BP網(wǎng)絡(luò)、Elman網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、輸入、輸出能滿足NNEDS故障診斷與預(yù)測的要求；
　　 ⑷論述了NNSOC恒減速控制原理和設(shè)計方法，并進(jìn)行了試驗提升機(jī)的恒減速NNSOC、FC控制精度的仿真