论文中文题名: | 基于定子电流特征分析的异步电机转子故障诊断技术研究 |
姓名: | |
学号: | 18206204057 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 085207 |
学科名称: | 工学 - 工程 - 电气工程 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工学硕士 |
学位年度: | 2021 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 电气设备故障诊断 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2021-06-17 |
论文答辩日期: | 2021-05-30 |
论文外文题名: | Research on Asynchronous Motor Rotor Fault Diagnosis Technology Based on Stator Current Characteristic Analysis |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | Rotor failure ; Stator current ; Feature extraction ; TheTunable Q Wavelet Transform fractal dimension ; Support Vector Machines |
论文中文摘要: |
随着工业化程度的不断加深,异步电机广泛应用于工业生产行业,其中煤矿行业尤为突出。在煤矿行业中,电机的正常运行可以保证生产过程的高效、安全、便捷。因此,开展异步电机故障诊断技术的研究是目前故障诊断领域的重点。 本文以异步电机故障中常见的转子断条和偏心故障为例,对其故障机理进行分析,通过有限元仿真建立正常与故障状态(转子断条、气隙动静偏心)下的电机模型,提取相对应的定子电流信号,通过分析比较电流频谱,一方面验证提取定子电流数据的正确性;另一方面,为后续的特征提取方法提供可靠有效的数据支撑。 由于矿用异步电机运行过程中电流信号具有非线性、非平稳的特点,本文采用可调Q小波分维数提取电流信号的特征,相比于其他分维数这种方法更能表征信号的特性。经验模态分解同样适合处理非线性信号,但信号进行分解时会出现模态混叠等现象,这一现象极大可能导致诊断识别率降低。基于此,本文采用集合经验模态分解提取电流信号,通过仿真对比不同的集合经验模态分解熵值,发现能量熵作为特征集区分故障更加明显。随后采用支持向量机分类器识别故障,由于传统支持向量机分类器存在参数优化问题,因此将粒子群寻优和灰狼群寻优方法分别应用到支持向量机参数优化中,建立了粒子群参数优化支持向量机和灰狼群参数优化支持向量机故障诊断模型。在仿真实验中,将可调Q小波分维数特征集和集合经验模态分解能量熵特征集分别输入支持向量机分类器和迭代优化后的支持向量机分类器,进行全方面的对比分析,综合得出可调Q小波分维数特征结合灰狼群优化的支持向量故障诊断模型,其诊断识别率在这些方法中是最高的,诊断时间是最短的。 本文最终建立了一种基于可调Q小波分维数和灰狼群参数优化支持向量机的异步电机转子故障诊断新技术,并应用于工程实验中加以验证,得到了较高的故障识别率,且识别时间也较短。 |
论文外文摘要: |
With the continuous deepening of industrialization, asynchronous motors are widely used in industrial production industries, especially in the coal industry. In the coal industry, the normal operation of the motor can ensure high efficiency, safety and speed in the production process. Therefore, the research of asynchronous motor fault diagnosis technology is of great significance. In this paper, the common rotor broken bar and eccentric faults in asynchronous motor faults are taken as examples to analyze the mechanism of asynchronous motor broken bar faults and eccentric faults. The motor models under normal and fault conditions are established through finite element simulation, and then the corresponding stator current signals are collected. By analyzing and comparing the current spectra under different conditions, on the one hand, it verifies the correctness of the stator current signal data extraction, on the other hand, it provides reliable and effective data support for the subsequent feature extraction methods. Due to the non-linear and non-stationary characteristics of the current signal during the operation of the mine asynchronous motor, the emergence of fractal geometry opens up new ideas for feature signal extraction. Since wavelet transform and fractal geometry have self-similarity, the tunable Q wavelet fractal dimension is used to extract the characteristics of current signal, which can characterize the characteristics of the signal better than other fractal dimension extraction methods. The empirical mode decomposition is also suitable for processing nonlinear signals, but when the signal is decomposed, there will be phenomena such as modal aliasing, which may greatly reduce the diagnostic recognition rate. Based on this, the ensemble empirical mode decomposition is used to extract the current signal, and the entropy value of different ensemble empirical mode decomposition is compared through simulation, and it is found that energy entropy is more obvious as a feature set to distinguish faults. Then the support vector machine classifier was used to identify the fault, but the traditional support vector machine classifier had parameter optimization problems, so the particle swarm optimization and gray wolf swarm optimization methods were respectively applied to the support vector machine parameter optimization, and the particle swarm parameters were established Optimize the support vector machine and gray wolf pack parameter optimization support vector machine fault diagnosis model. In the simulation experiment, the tunable Q wavelet fractal dimension feature set and ensemble empirical mode decomposition energy entropy feature set were input into the support vector machine classifier and the support vector machine classifier after iterative optimization, respectively, to conduct a comprehensive comparative analysis. Comprehensively obtain the tunable Q wavelet fractal dimension feature, combined with the gray wolf pack optimization support vector fault diagnosis model, the diagnosis recognition rate is the highest among these methods, and the diagnosis time is the shortest. Finally, a new rotor fault diagnosis technology based on the tunable Q wavelet fractal dimension and GWO-SVM is established, and it is applied to engineering experiments to verify it, and a high recognition rate is obtained. |
参考文献: |
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中图分类号: | TM343 |
开放日期: | 2021-06-18 |