基于VI的激振结晶器液压系统智能监控与故障诊断系统研究

论文摘要

在现代钢铁企业中,结晶器是炼钢工艺的核心设备,同时为了保证连铸生产的顺利进行,需要通过一个振动装置使结晶器按一定的规律振动,其性能的好坏或工作正常与否是决定钢质量和产量的关键。近年来,国内外采用液压式非正弦振动结晶器,实现了连铸生产的自动化;由于结晶器液压伺服系统是一个机电液综合控制系统,可能的故障源比较复杂,使用传统的诊断方法已经不能满足生产的十几需要。针对这种情况,本文在总结国内外大量文献资料的基础上,结合现代控制理论、人工智能诊断理论、信息融合技术和计算机技术,对结晶器液压振动装置进行了深入的研究;对结晶器激振系统的非正弦波形的生成和结晶器激振系统的实时智能监测系统进行了深入研究。采用液压虚拟仪器技术,实现各种各样的信号分析、处理,对结晶器液压伺服系统进行实时监控,并实现结晶器伺服系统故障的智能诊断。本文的主要研究内容如下:1、本文对连铸机结晶器振动装置进行了分析和抽象,对液压结晶器的数学模型进行了优化分析,针对结晶器液压系统多通道之间存在的耦合现象,提出了结晶器液压系统的解耦控制,仿真结果表明,进行解耦控制的结晶器液压系统性能得到了很大的改善。2、在对结晶器振动机理进行分析研究的基础上,生成了满足生产需要的符合波形,对结晶器振动波形的动力学特性进行了深入的分析,同时建立了结晶器非正弦振动工艺的数学模型,并对工艺参数进行了优化确定。3、针对结晶器液压系统的故障诊断,采用信号处理技术对信号进行了分析处理,提出了基于信号处理技术和神经网络技术的多传感器信息融合故障诊断,提高了故障诊断的可信度。以液压泵、伺服阀以及同步油缸为例,将基于信号处理技术和神经网络技术的多传感器信息融合故障诊断法应用于其中,准确识别出了各种故障状态;同时提出了液压系统渐变诊断的方法,证明了该方法应用于结晶器液压系统故障诊断的可行性和有效性。4、研究了基于虚拟仪器的结晶器激振系统的智能监控系统,对系统的关键参数进行了实时监控和故障诊断;创建了整个故障诊断系统模块的框架,实现了在线监测、信号分析、故障查询、故障诊断等一些基本的功能;编制了结晶器液压伺服系统的在线监测与故障诊断软件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 连铸结晶器振动技术的发展及现状
• 1.2 结晶器液压振动方式在国内外的研究与应用情况
• 1.3 虚拟仪器概述及其应用
• 1.3.1 虚拟仪器的背景
• 1.3.2 虚拟仪器的概念
• 1.3.3 虚拟仪器的优越性
• 1.3.4 虚拟仪器技术的特点及核心
• 1.4 结晶器智能监控系统研制的意义
• 1.5 课题的提出与选题依据
• 1.6 本课题的主要研究内容及研究方法
• 1.7 本章小节
• 第二章 结晶器液压振动数学模型优化及其耦合补偿控制
• 2.1 结晶器液压系统描述
• 2.2 电液伺服系统的负载分析
• 2.2.1 结晶器拉坯摩擦力的的分析
• 2.2.2 液态摩擦力的计算
• 2.2.3 固态摩擦阻力的计算
• 2.2.4 总的拉坯摩擦力公式
• 2.3 结晶器电液伺服系统的建模及其优化分析
• 2.3.1 最优二次型的基本理论
• 2.3.2 液压系统的建模
• 2.3.3 结晶器液压系统的优化
• 2.4 结晶器液压伺服系统干扰的解耦补偿
• 2.4.1 耦合与解耦原理
• 2.4.2 解耦矩阵的确定
• 2.5 结晶器液压激振伺服系统的解耦分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 结晶器复合波形生成及其参数优化
• 3.1 引言
• 3.2 结晶器正弦运动分析
• 3.3 非正弦振动运动分析
• 3.3.1 高速浇铸时结晶器的波形优化选择
• 3.3.2 非正弦复合波形构造及其运动分析
• 3.4 结晶器非正弦振动的工艺参数的优化
• 3.4.1 非正弦振动工艺参数的数学模型
• 3.4.2 非正弦振动参数的优化选择
• 3.5 振动波形的生成与振动实现
• 3.6 本章小结
• 第四章 连铸结晶器液压伺服系统的故障诊断
• 4.1 液压设备故障诊断概述
• 4.2 液压系统故障诊断方法的发展历程
• 4.3 液压系统的故障特征信号分析
• 4.3.1 小波分析在液压系统故障信号特征提取中的应用
• 4.3.2 时域分析方法在液压系统故障信号特征提取中的应用
• 4.3.3 频域分析方法在液压系统故障信号特征提取中的应用
• 4.4 液压系统的多传感器数据融合诊断系统
• 4.4.1 数据融合故障诊断系统
• 4.4.2 多传感器信息融合的形式和方法
• 4.4.3 基于虚拟仪器和小波技术的结晶器数据融合诊断系统
• 4.5 故障诊断实例
• 4.5.1 液压泵的故障诊断
• 4.5.2 伺服阀的故障诊断
• 4.5.3 结晶器同步油缸的故障诊断
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于VI 技术的结晶器智能监控与故障诊断系统
• 5.1 基于VI 技术的结晶器监控诊断系统硬件设计与监测方案
• 5.1.1 硬件设计
• 5.1.2 监测对象及方案
• 5.1.3 硬件的实现
• 5.2 基于VI 技术的结晶器智能监控和故障诊断系统软件
• 5.2.1 开发平台的选择
• 5.2.2 智能监控和故障诊断系统软件的软件构成
• 5.2.3 智能监控和故障诊断系统软件
• 5.3 结晶器智能监控和故障诊断系统软件的数据库技术
• 5.4 结晶器智能监控和故障诊断系统软件的通讯技术
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文