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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于人工免疫系統(tǒng)的滾動(dòng)軸承故障
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡(jiǎn)介：
- 本文正文主要分為五大部分，第一部分主要對(duì)各種常見故障進(jìn)行分類，探討其產(chǎn)生的原因和對(duì)振動(dòng)波的影響；第二部分根據(jù)故障振動(dòng)發(fā)生機(jī)理研究如何有效提取特征向量；第三部分研究人工免疫系統(tǒng)的各種免疫機(jī)制及其對(duì)應(yīng)算法，對(duì)算法進(jìn)行分析；第四部分設(shè)計(jì)出符合實(shí)際應(yīng)用的人工免疫算法并根據(jù)算法編寫出MATLAB程序；第五部分對(duì)算法的可行性及實(shí)用性進(jìn)行評(píng)估
- 詳細(xì)介紹：
- 滾動(dòng)軸承是機(jī)電設(shè)備中工作條件最為惡劣的部件，在機(jī)電設(shè)備中起著承受載荷和傳遞載荷的作用，其運(yùn)行狀態(tài)是否正常直接影響到整臺(tái)機(jī)器的性能。本文根據(jù)免疫系統(tǒng)機(jī)理，在已有研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)人工免疫系統(tǒng)中的克隆選擇機(jī)制進(jìn)行改進(jìn)，提出了基于人工免疫系統(tǒng)的滾動(dòng)軸承故障診斷算法。 本設(shè)計(jì)從兩方面著手，滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)特征向量的提取和運(yùn)用人工免疫算法對(duì)提取好的特征向量進(jìn)行檢測(cè)診斷滾動(dòng)軸承的故障類型，前者是基本輔助手段，后者是設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和關(guān)鍵。 本設(shè)計(jì)旨在運(yùn)用人工免疫算法對(duì)提取好的特征向量進(jìn)行檢測(cè)診斷滾動(dòng)軸承的故障類型。為此必須深入研究人工免疫系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。了解并熟悉人體免疫系統(tǒng)的免疫機(jī)制、工作過(guò)程，著重研究特異性免疫的發(fā)生、作用原理。在此過(guò)程中研究了人工免疫系統(tǒng)的多個(gè)選擇算法通過(guò)對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)，確定使用克隆選擇算法對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行故障診斷。最后設(shè)計(jì)出基于免疫算法故障診斷程序，經(jīng)仿真證實(shí)所設(shè)計(jì)算法速度快，診斷正確率高，可靠實(shí)用。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本設(shè)計(jì)旨在運(yùn)用人工免疫算法對(duì)提取好的特征向量進(jìn)行檢測(cè)診斷滾動(dòng)軸承的故障類型。為此必須深入研究人工免疫系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。了解并熟悉人體免疫系統(tǒng)的免疫機(jī)制、工作過(guò)程，著重研究特異性免疫的發(fā)生、作用原理。在此過(guò)程中研究了人工免疫系統(tǒng)的多個(gè)選擇算法通過(guò)對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)，確定使用克隆選擇算法對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行故障診斷。最后設(shè)計(jì)出基于免疫算法故障診斷程序，經(jīng)仿真證實(shí)所設(shè)計(jì)算法速度快，診斷正確率高，可靠實(shí)用。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 算法速度快，且靈敏度可調(diào)；準(zhǔn)確度高；程序依基本免疫算法開發(fā)，靈活易于改造，適用性較強(qiáng)；在使用過(guò)程中仍可繼續(xù)學(xué)習(xí)，適應(yīng)性強(qiáng)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本作品攻克了軸承運(yùn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷的技術(shù)難點(diǎn)的同時(shí)使對(duì)滾動(dòng)軸承故障診斷更加可靠及迅速。使設(shè)備運(yùn)行更加可靠，對(duì)生產(chǎn)的能力和質(zhì)量都有提高作用，并直接杜絕了軸承不適時(shí)更換所造成的浪費(fèi)，在安全生產(chǎn)、高質(zhì)量生產(chǎn)方面意義非凡并具備很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 滾動(dòng)軸承是機(jī)電設(shè)備中工作條件最為惡劣的部件，在機(jī)電設(shè)備中起著承受載荷和傳遞載荷的作用，其運(yùn)行狀態(tài)是否正常直接影響到整臺(tái)機(jī)器的性能。本文根據(jù)免疫系統(tǒng)機(jī)理，在已有研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)人工免疫系統(tǒng)中的克隆選擇機(jī)制進(jìn)行改進(jìn)，提出了基于人工免疫系統(tǒng)的滾動(dòng)軸承故障診斷算法。 本作品從兩方面著手，滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)特征向量的提取和運(yùn)用人工免疫算法對(duì)提取好的特征向量進(jìn)行檢測(cè)診斷滾動(dòng)軸承的故障類型，前者是基本輔助手段，后者是設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和關(guān)鍵。 本作品旨在運(yùn)用人工免疫算法對(duì)提取好的特征向量進(jìn)行檢測(cè)診斷滾動(dòng)軸承的故障類型。為此必須深入研究人工免疫系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。了解并熟悉人體免疫系統(tǒng)的免疫機(jī)制、工作過(guò)程，著重研究特異性免疫的發(fā)生、作用原理。在此過(guò)程中研究了人工免疫系統(tǒng)的多個(gè)選擇算法通過(guò)對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)，確定使用克隆選擇算法對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行故障診斷。最后設(shè)計(jì)出基于免疫算法故障診斷程序，經(jīng)仿真證實(shí)所設(shè)計(jì)算法速度快，診斷正確率高，可靠實(shí)用。
獲獎(jiǎng)情況
- 尚無(wú)
鑒定結(jié)果
- 尚無(wú)
參考文獻(xiàn)
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同類課題研究水平概述
- 目前，適用于滾動(dòng)軸承故障診斷的方法代表性的方法包括：振動(dòng)診斷法、聲學(xué)診斷法、溫度診斷法、油樣分析法、油膜電阻檢測(cè)法等。其中，診斷診斷法由于高效率、靈活易用、成本集約等特點(diǎn)而在工程中被廣泛使用。在振動(dòng)信號(hào)的分析處理方面，除了經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)分析、時(shí)頻域分析、時(shí)序模型分析、參數(shù)辨識(shí)外，近來(lái)又發(fā)展了頻率細(xì)化技術(shù)、倒頻譜分析、共振解調(diào)分析人工免疫系統(tǒng)等。 早期的人工免疫系統(tǒng)都是以多學(xué)科合作的方法開發(fā)的，關(guān)注所抽取啟發(fā)的免疫學(xué)理論。近些年，人工免疫系統(tǒng)在形式上越來(lái)越多樣，在應(yīng)用范圍上越來(lái)越廣泛，它們的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)與早期研究有很大差別。但是在理論上沒有突破，與生物學(xué)即免疫系統(tǒng)機(jī)制和免疫學(xué)理論漸行漸遠(yuǎn)，設(shè)計(jì)都是面向工程，而較少深入理解關(guān)鍵的免疫系統(tǒng)生物學(xué)性質(zhì)上進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。借助隱喻開展研究和設(shè)計(jì)是當(dāng)前多數(shù)人工免疫系統(tǒng)的基本特征。免疫系統(tǒng)性能啟發(fā)科學(xué)家在不同的領(lǐng)域應(yīng)用免疫原理解決具體問(wèn)題。人工免疫系統(tǒng)應(yīng)用可分為兩大類：面向工程的應(yīng)用和面向醫(yī)學(xué)的應(yīng)用。面向工程的應(yīng)用是指利用免疫學(xué)理論和免疫系統(tǒng)機(jī)制解決不同技術(shù)領(lǐng)域的問(wèn)題。由于免疫系統(tǒng)的復(fù)雜性，這類應(yīng)用通常模擬特異的免疫系統(tǒng)機(jī)制，忽略其中的諸多細(xì)節(jié)。其中眾多的人工免疫系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用都試圖實(shí)現(xiàn)免疫系統(tǒng)對(duì)病毒等病原體的識(shí)別和抵御機(jī)制。在各類人工甚至自然系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)異常現(xiàn)象的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)處理。典型的有計(jì)算機(jī)安全、基于免疫原理的工業(yè)設(shè)備的故障診斷、故障檢測(cè)、故障耐受等。這些應(yīng)用所利用的免疫學(xué)機(jī)制，包括陰性選擇機(jī)制、克隆選擇機(jī)制、免疫網(wǎng)絡(luò)理論等也逐漸得到重視和應(yīng)用。 免疫故障檢測(cè)最早可追溯到20世紀(jì)90年代初，有研究人員利用免疫網(wǎng)絡(luò)概念定義傳感器數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，將傳感器隱喻為免疫網(wǎng)絡(luò)細(xì)胞，基于免疫網(wǎng)絡(luò)的刺激和抑制原理定義傳感器連接組件之間的關(guān)系，模擬免疫網(wǎng)絡(luò)原理構(gòu)成傳感器系統(tǒng)。傳感器可以動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)與其連接的其它傳感器。這個(gè)最早的免疫故障檢測(cè)模型應(yīng)用到水泥廠的故障自動(dòng)診斷，結(jié)果表明模型可以提供故障傳感器的準(zhǔn)確信息。這些免疫故障診斷研究是基于仿真數(shù)據(jù)評(píng)估的，但目的是研究這些理論在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值 基于以上研究成果可以肯定，人工免疫系統(tǒng)為基于模型的故障檢測(cè)提供了一個(gè)可行的實(shí)現(xiàn)途徑，為故障診斷領(lǐng)域提供了新思想、新方法和新技術(shù)。
