矿用电动轮自卸车动力系统运行状态监测与诊断研究

矿用电动轮自卸车动力系统运行状态监测与诊断研究

论文摘要

矿用电动轮自卸车是集机电液为一体的复杂设备,由于其运行的工作环境极其恶劣,各系统又都在高负荷下工作,不可避免地会出现系统故障,造成停机损失,甚至发生安全事故。因此,对电动轮自卸车进行运行状态监测与诊断系统的开发研制具有十分重要的意义。本文针对某公司正在开发研制的154t交-交电传动电动轮自卸车,运用计算机控制技术,CAN总线技术及模糊诊断理论,对自卸车动力系统运行状态监测与故障诊断进行了研究,主要包括:(1)基于154t交-交电传动自卸车系统组成及其工作原理,对自卸车的运行状态监测参数进行分析,结合自卸车内部控制器通信接口的特点,确定通过CAN网络进行自卸车状态信息采集的最终需求方案。(2)以TMS320F2812控制器为核心,设计了电动轮自卸车动力系统运行状态监测系统硬件电路,主要包括电源与复位电路、外部存储器扩展电路、CAN总线通信电路以及与上位机通信电路等,并综合考虑了系统硬件的抗干扰设计。(3)突破传统的顺序调用函数编程方法,引入实时操作系统内核DSP/BIOS,设计了系统软件主要功能模块,自定义CAN应用层协议,进行基于SAE J1939协议的数据解析,编制系统CAN通信程序及与上位机的通信程序。最后,以VB6.0为开发工具,进行了上位机软件设计。(4)针对电动轮自卸车动力系统,进行基于模糊推理的故障诊断系统设计。以柴油机系统为例,建立了模糊诊断规则库,应用MATLAB7.1的模糊逻辑工具箱对自卸车柴油机系统故障进行了仿真,仿真结果与实际情况基本符合。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 选题背景及研究意义
  • 1.2 机械设备状态监测与故障诊断系统研究现状
  • 1.3 矿用电动轮自卸车及其状态监测与故障诊断系统研究现状
  • 1.4 课题的关键技术及理论
  • 1.4.1 C AN 总线技术
  • 1.4.2 状态维修原理
  • 1.4.3 模糊诊断技术
  • 1.5 本文研究主要内容
  • 第二章 系统需求分析及总体设计
  • 2.1 154t 交-交电传动电动轮自卸车及其控制系统原理
  • 2.1.1 154t 交-交电传动电动轮自卸车结构功能
  • 2.1.2 154t 交-交电传动电动轮自卸车动力系统工作原理
  • 2.2 系统监测信息的需求分析
  • 2.3 基于 CAN 总线的系统采集方案确定
  • 2.4 系统需求方案
  • 2.4.1 系统功能性需求
  • 2.4.2 系统非功能性需求
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 基于 TMS320F2812 的系统硬件设计
  • 3.1 系统硬件总体构架
  • 3.2 CPU 选型
  • 3.3 TMS320F2812 最小系统电路设计
  • 3.3.1 时钟电路
  • 3.3.2 J TAG 仿真接口电路
  • 3.3.3 电源电路和复位电路
  • 3.3.4 外部存储器扩展电路
  • 3.4 数据通信模块电路
  • 3.4.1 主监测器与自卸车内部控制系统的通信电路
  • 3.4.2 主监测器与上位机的通信电路
  • 3.5 系统硬件抗干扰设计
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 系统软件设计与实现
  • 4.1 CAN 通信应用层协议
  • 4.1.1 自定义CAN 应用层协议
  • 4.1.2 SAE J1939 协议
  • 4.2 系统 CAN 通信程序设计
  • 4.2.1 C AN 通信程序初始化
  • 4.2.2 C AN 中断接收程序
  • 4.3 与上位机串口通信程序设计
  • 4.3.1 M odbus 通信协议
  • 4.3.2 与上位机串口通信数据的发送和接收
  • 4.4 基于 DSP/BIOS 的系统实时多线程软件设计
  • 4.4.1 系统的任务划分
  • 4.4.2 系统的线程确定
  • 4.4.3 实时多线程软件编程
  • 4.5 上位机软件设计
  • 4.5.1 用户登录模块
  • 4.5.2 数据通信模块
  • 4.5.3 数据实时动态显示模块
  • 4.5.4 历史数据曲线显示模块
  • 4.5.5 数据存储模块
  • 4.5.6 故障诊断模块
  • 4.6 软件调试
  • 4.7 本章小结
  • 第五章 基于模糊推理的自卸车动力系统运行状态诊断
  • 5.1 电动轮自卸车子系统划分
  • 5.2 基于模糊推理的自卸车动力系统故障诊断模型
  • 5.3 自卸车柴油机故障诊断系统设计
  • 5.3.1 自卸车柴油机故障诊断系统诊断知识获取
  • 5.3.2 自卸车柴油机故障诊断系统推理机制
  • 5.4 自卸车柴油机故障诊断系统仿真
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 全文总结
  • 6.2 下一步完成的工作
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A: 攻读硕士学位期间的研究成果
  • 附录B: 系统硬件电路原理图
  • 相关论文文献

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