（机械电子工程专业论文）液压泵与马达测试系统的设计及其故障诊断.pdf

摘要 摘要 随着液压技术的发展，液压在整个国民经济和国防行业表现得越来越重要。液 压泵和液压马达作为液压系统的动力元件和执行元件，是整个液压系统的核心部分。 其性能的好坏直接关系到整个液压系统的可靠性和稳定性。液压泵、马达也是整个 液压系统中最容易损坏的元件，其故障部位不易查找。并且为了保证维修之后的液 压泵和马达能正常使用，在使用之前必须对其各项性能进行测试。因此设计出带有 故障自诊断的液压泵、马达测试系统是十分必要的。本文主要研究的目标是：根据 液压泵故障特征设计液压泵故障模式识别软件，能识别出液压泵的正常、柱塞故障、 缸体故障和配油盘故障这4 种模式；研究液压泵的测试内容，设计液压系统，对维 修后的液压泵和液压马达能测试出其主要参数。本文主要从以下几方面进行论述： 1 根据国内外对液压测试技术的研究和企业实际需求，设计出测试系统的液压 原理图。比较各企业的液压元件性能和价格，选定测试系统所需要的液压元件。 2 传感器作为测试技术中的基本元件，对测试结果有很大的影响，通过对比各 科一传感器特点，确定了本课题中的各种传感器的型号。本文还分析了数据采集卡的 主要参数，选用凌华公司生产的p c i 一9 111 d g 作为本课题的数据采集设备，并介绍了 采集卡上的各引脚的连接。 3 为了能准确的提取液压泵故障类别的特征，本文对小波包技术进行深入的研 究，提出了采用小波包三层分解信号，提取第三层各频率段能量值作为模式识别的 特征向量。神经网络具有良好的分类效果，本文对比了b p 神经网络和概率神经网络 对液压泵故障模式分类的效果。最终采用概率神经网络作为本课题的故障识别方法。 4 运用l a b v i e w 软件设计测试系统软件进行数据采集，数据处理和数掘显示。 将l a b v i e w 采集到振动信号传输到m a t l a b 软件，利用m a t l a b 编写的故障诊断程序 对信号做出诊断，并最终将结果返还到l a b v i e w 编写的系统中显示。实现了l a b v i e w 和m a t l a b 的混合编程。 5 本文运用本课题所没汁的系统对液压泵进行故障自珍断和测试，诊断结果和 测试结果说明本课题所设计出来的系统能符合企业要求。 关键词：测试系统，数据采集，故障诊断，小波分析，概率神经m 络 广东工业大学硕士学位论丈 a bs t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fh y d r a u l i c t e c h n o l o g y ，h y d r a u l i c i sm o r ea n dm o r e i m p o r t a n ti nn a t i o n a le c o n o m ya n dd e f e n s ei n d u s t r y h y d r a u l i cp u m pa n dm o t o ri st h e p o w e rc o m p o n e n ta n de x e c u t i o nc o m p o n e n to fh y d r a u l i cs y s t e m ，w h i c ha r ec o r ep a r t so f a l lh y d r a u l i cs y s t e m t h e i rf u n c t i o ni sd i r e c t l yr e l a t e dt ot h eh y d r a u l i cs y s t e mr e l i a b i l i t y a n ds t a b i l i t y h y d r a u l i cp u m pa n dm o t o ra r ea l s ot h ee a s i e s td a m a g e dc o m p o n e n t so f h y d r a u l i cs y s t e m i ti sh a r dt oi d e n t i f yt h ef a u l tp a r to ft h e m i no r d e rt on o r m a lu s ea f t e r m a i n t e n a n c e ，v a r i o u sf u n c t i o n so fh y d r a u l i cp u m pa n dm o t o ra r et e s t e d t h e r e f o r e ，i ti s n e c e s s a r yt od e s i g nt e s ts y s t e mt h a tc a na l s od i a g n o s i sh y d r a u l i cp u m pf a u l t t h e o b j e c t i v eo ft h i sp a p e ri st h ef o l l o w i n g ：o n eh a n d ，t h et e s ts y s t e mc a ni d e n t i f yf o u r p a t t e r n s ，n o r m a l ，p i s t o nf a u l t ，c y l i n d e rf a u l ta n dw a v ep l a t e o t h e rh a n d ，a c c o r d i n gt o c o n t e n t so fh y d r a u l i cp u m p ，h y d r a u l i cp u m pa n dm o t o rt e s t i n gw a sd e s i g n e d t h et e s t i n g s y s t e mc a nt e s tm a i np a r a m e t e r so fh y d r a u l i cp u m pa n dm o t o rs ot h a tc a nn o r m a lu s e d t h ep a p e rw o u l db ed i s c u s s e da sf o l l o w i n g f i r s t l y , a c c o r d i n gt o r e s e a r c ho fh y d r a u l i ct e s t t e c h n o l o g ya n dr e q u i r e m e n to f e n t e r p r i s e ，h y d r a u l i cp r i n c i p l ed i a g r a mo ft e s ts y s t e mi sd e s i g n e d h y d r a u l i cc o m p o n e n t s a r es e l e c t e db yc o m p a r i n gp r i c ea n df u n c t i o no fc o m p o n e n t so fd i f f e r e n tc o m p a n y s e c o n d l y , s e n s o r sa r et h eb a s ec o m p o n e n t so ft e s ts y s t e m i ti se f f e c t i v et or e s u l to f t e s t i n g s e n s o r sa r es e l e c t e do nt h eb a s i so fa n a l y z i n ga n dc o m p a r i n gc h a r a c t e r i s t i c so f s e n s o r s t h i sp a p e rs e l e c t p c i 一9111d go fa d l i n kt r a c ec o m p a n ya sd a t aa c q u i s i t i o n c a r do ft h i ss u b je c t p i n so ft h i sd a qa r ei n t r o d u c e d t h i r d l y , i no r d e rt of i n d i n ga c c u r a t e l yf e a t u r eo fh y d r a u l i cp u m pf a u l tt y p e ，w a v e l e t p a c k e ti s r e s e a r c h e d t h i sp a p e r s u g g e s t st h a ts i g n a l so fh y d r a u l i cp u m pf a u l t a r e d e c o m p o s e db yw a v e l e tp a c k e t t h ee n e r g yv a l u ew h i c hs i g n a l sa r ed e c o m p o s e dt h r e e l e v e l sb yw a v e l e tp a c k e ti sa sf e a t u r eo fp a t t e r ni d e n t i f i c a t i o n r e s u l t st h a tp r o b a b i l i s t i c n e u r a ln e t w o r ka n db pn e u r a ln e t w o r ka r eu s e dt o h y d r a u l i cp u m pf a u l tt y p e s i d e n t i f i c a t i o na r ec o m p a r e d a c c o r d i n gt oc o m p a r i n g ，p r o b a b i l i s t i cn e u r a ln e tw o r ki s f i n a l l ys e l e c t e dt oi d e n t i f i c a t i o nf a u l tt y p e s a b s ；t r a c t f o u r t h l y ，l a b v i e ws o f t w a r ei su s e dt od e s i g nt e s t i n gs y s t e m t h et e s t i n gs y s t e m c a na c q u i r ed a t a ，p r o c e s sd a t aa n dd i s p l a yd a t a f e a t u r es i g n a l s a r ea c q u i r e db y l a b v i e ws o f t w a r e t h e n ，s i g n a l sa r ei n p u t t e dt om a t l a bs o f t w a r ef r o ml a b v i e w s o f t w a r e b y i n t e r f a c eo fb e t w e e nt h e m f i n a l l y , t h i sp a p e ri s a c h i e v e dm i x e d p r o g r a m m i n gb e t w e e nl a b v i e w a n dm a t l a b l a s t l y , t h i sp a p e ru s e dt e s t i n gs y s t e mt od i a g n o s i sh y d r a u l i cp u m pa n dt e s tb e i n g r e p a i r e dh y d r a u l i cp u m p r e s u l to fd i a g n o s i sa n dt e s t i n g c o u l dc o n f o r mt oe n t e r p r i s e r e q u i r e m e n t k e y w o r d s ：t e s t i n gs y s t e m ，d a q ，f a u l td i a g n o s i s ，w a v e l e ta n a l y s i s ，p r o b a b i l i s t i cn e u r a l n e t w o r k c o n t f n t s c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d ，s o u r c ea n ds i g n i f i c a n c e r e s e a r c hb a c k g r o u n d 1 1 2r e s e a r c hs o u r c e 1 1 3r e s e a r c hs i g n i f i c a n c e 1 2c u r r e n tr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tt r e n do ft h es u b je c t i o n 1 2 1r e s e a r c hc u r r e n ta n dd e v e l o p m e n to nh y d r a u l i cp u m pt e s tt e c h n o l o g y 2 1 2 2t h ed e v e l o p m e n to fh y d r a u l i cp u m pa n dm o t o rf a u l td i a g n o s i s 4 1 2 3 t h ec u r r e n ta n dd e v e l o p m e n to fw a v e l e tt h o e ya n dn e u r a lw o r k 5 1 3r e s e a r c hm a i nc o n t e n t 7 c h a p t e r2t h eo v e r a l ld e s i g no ft e s ts y s t e ma n d f a u l td i a g n o s i s 2 1f o r e w o r d 9 2 2w o r kp r i n c i p l eo fh y d r a u l i cp u m pa n dm o t o r 2 2 1w o r kp r i n c i p l eo fh y d r a u l i cp u m p 9 2 2 2w o r kp r i n c i p l eo fh y d r a u l i cm o t o r 2 3i m p o r t a n tp a r a m e t e r so fh y d r a u l i cp u m pa n dm o t o r 2 3 1i m p o r t a n tp a r a m e t e r so fh y d r a u l i cp u m p 2 3 2i m p o r t a n tp a r a m e t e r so fh y d r a u l i cm o t o r 2 4r e q u i r e m e n ta n ds c h e m eo fs y s t e md e s i g n 2 4 1r e q u i r e m e n to fs y s t e md e s i g n 2 4 2s c h e m eo fs y s t e md e s i g n 2 5f a u l ta n a l y s i sa n dd i a g n o s i ss c h e m eo fh y d r a u l i cp u m p 2 5 1h y d r a u l i cp u m pn o r m a lf a u l ta n a l y s i s 2 5 2h y d r a u l i cp u m pd i a g n o s i sm e t h o d 2 5s u m m a r y 18 c h a p t e r3h y d r a u l i cs y s t e md e s i g no fh y d r a u l i cp u m pa n d m o t o rt e s tt a b l ea n dh y d r a u l i c v i i 广东工业大学硕士学位论丈 p u m pf a u l t sa n a l y s i s 2 0 3 1f o r e w o r d ：! ( ) 3 2h y d r a u l i cp r i n c i p l ed i a g r a md e s i g n 2 0 3 3d e s i g na n dc h o o s eo fm a i nh y d r a u l i cc o m p o n e n t s 2 3 3 3 1h y d r a u l i ct a n k e rd e s i g n 2 3 ：；3 2h y d r a u l i ct u b ea n dc o n n e c t i o n 2 6 3 3 3h y d r a u l i cc o n t r o lv a l v ec h o o s e 2 7 ：；4s u m m a r y 2 8 c h a p t e r4d a t aa c q u i s i t i o nt e c h n o l o g ya n ds o f t w a r ed e s i g no fc a t 2 9 4 1f o r e w o r d ：1 9 4 2s e n s o ri n t r o d u c t i o no f t e s ts y s t e m 2 9 4 3 s i g n a ld i s p o s a l 。，3 3 z i 4d a t aa c q u i s i t i o nh a r d w a r ei n t r o d u c t i o n 3 4 4 4 1t h em a i np a r a m e t e r so fd a q c a r d 3 4 4 4 2a n a l o gi n p u tw a y 3 5 4 4 3i n p u t o u t p u ti n t e r f a c e 。3 6 4 5s o f t w a r eo fh y d r a u l i cp u m pa n dm o t o rt e s ts y s t e m 3 8 4 5 1l a b v i e ws o f t w a r ei n t r o d u c t i o n 3 9 4 5 2i n t e r f a c ed e s i g no ft e s ts y s t e m 3 9 4 6s u m m a r y 4 4 c h a p t e r5h y d r a u l i cp u m p f a u l td i a g n o s i s 4 5 1 ；1f o r e w o r d 4 5 5 2w a v e l e ta n a l y s i s 4 5 5 2 1t h e o r e t i c a lb a c k g r o u n d 4 5 5 2 2w a v e l e ta n a l y s i sm e t h o d 4 6 5 2 3m u l t i r e s o l u t i o nd e c o m p o s i t i o na n dm a l l a ta l g o r i t h m 4 8 5 2 4 w a v e l e tp a c k e ta n a l y s i s 51 5 3b pn e u r a ln e t w o r ka n dp r o b a b i l i s t i c 5 2 5 3 1a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r km o d e l 5 2 5 3 2b pn e u r a ln e t w o r k 5 4 v i l i 5 3 3p r o b a b i l i s t i cn e u r a ln e t w o r k 5 6 5 4f a u l t t y p e si d e n t i f i c a t i o n o fh y d r a u l i cp u m pb a s eo nw a v e l e tp a c k e ta n d a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k 5 7 5 4 1u s i n gw a v e l e tp a c k e tt of i n d i n gf e a t u r eo fh y d r a u l i cp u m p 5 8 5 4 2b pn u r a ln e t w o r ku s i n gi nh y d r a u l i cp u m pf a u l tt y p e si d e n t i f i c a t i o n 6 1 5 4 3p r o b a b i l i s t i cn u r a ln e t w o r ku s i n g i n h y d r a u l i cp u m p f a u l t t y p e s i d e n t i f i c a t i o n 6 5 5 5t h er e a l i z a t i o no ft h ef a u l td i a g n p s i sm e t h o d 6 9 5 5s u m m a r y 7 1 c h a p t e r6t e s tr e s u l ta n dd a t ea n a l y s i s 7 2 6 1f o r e w o r d 7 2 6 2b et e s t i n gp u m pi n t r o d u c t i o n 7 2 6 3c o m p o n e n tf a u l td i a g n o s i so fh y d r a u l i cp u m p 7 3 6 4 r e p a i r e dp u m p t e s tr e s u l ta n dd a t ea n a l y s i s 7 4 6 5s u m m a r y 7 5 c o n c l u s i o n sa n dp r o s p e c t s 7 6 r e f e r e n c e s 7 8 p u b l i c a t i o n 81 o r i g i n a lc r e a t i o ns t a t e m e n t 8 2 c o p y r i g h ts t a t e m e n t 8 2 a c k n o w l e d g e m e n t 8 3 i x 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题研究背景、来源及意义 1 1 1 课题研究背景 随着机械行业的发展，液压传动在整个国民经济和国防部门表现越来越重要， 在工程机械、冶金工业、机床、航空航天、塑料机械、船舶等许多重要领域得到了 广泛的应用。液压系统在设备中起到控制或传动作用。液压系统向高压、快速、大 功率、节能、高精度的方向发展，使得液压系统及其设备的结构变得越来越复杂， 性能指标要求越来越高，工作强度越末越大，相应地也增加了液压系统出现故障的 可能性。 液压泵、马达作为液压系统的动力元件和执行元件，是液压系统的心脏。它们 的性能好坏直接影响到整个液压系统的可靠性与稳定性。由于液压泵、马达的结构 越来越复杂，传统的测试技术已经不再适应液压技术的发展。随着计算机技术的发 展，液压泵与马达的计算机辅助测试( c o m p u t e ra i d e dt e s t ) ，简称液压泵、马达 c a t ，在液压泵与马达测试中运用得越来越普遍。液压泵、马达辅助测试技术所涉及 的学科包括液压、自动控制、计算机、信号处理、测试技术、可靠性分析等学科。 液压泵与马达辅助测试技术足指利用计算机技术建立一整套数据采集、数据显示、 数据处理、数据储存、数字控制和数据打印，与试验台连接起来由计算机对各试验 参数，例如压力、转速、转矩、流量、温度、振动等进行数据采集、信号调理和处 理并将测试结果输出。在测试过程中，计算机还可对测试过程进行控制，达到对测 试的准确跟踪与控制，从而高速、高精度完成对液压泵的性能测试。液压泵c a t 系统提高了测试速度、测试精度、测试的可靠性和重复性，以及在节能和= 常省人力 方面提供了必要的保证，因此受到了许多企业的重视。 然而对丁液压泵、马达的维修，仅仅z h , 匕匕呲 j j k 确的测试出其参数足远远不够的，还 必须迅速、准确地判断出其故障的位置，这就涉及到故障诊断。目前对于液压泵的 故障诊断技术大部分是从机械故障珍断技术演化过来的，所涉及的知识主要包括： 幕于数学模型分析、小波分析、支持f l j 晕= 机、多传感技术、神经嘲络等。 广东工业大学硕士学位论丈 1 1 2 课题来源 本课题来源于泰鑫液压有限公司，该公司主要从事液压泵、马达的维修。所维 修的对象足各种型号的液压泵和马达，所以要求设计的测试台能测试绝大部分的液 压泵和马达，对于有些泵能在拆卸之| j 通过测试自诊断找出故障部位 1 1 3 课题研究意义 液压泵、马达是液压系统中最容易损坏的元件，据行业内部人士统计液压故障 6 0 以上是由液压泵、马达引起的，因此对液压泵、马达的故障研究是非常有必要 的。随着技术的发展液压泵和液压马达的结构越来越复杂，其故障也越来越难以判 断【2 】【3 】。当前，凭有经验的维修技术人员的感觉和经验，通过看、听、触、测等判 断找出故障己不适用于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压 泵、马达故障诊断现代化。目前大多数故障诊断技术运用在对液压泵和马达的监控 上而很少用在维修的方面。再者对维修后的液压泵、马达进行精确的性能测试也是 十分必要的。测试方法与组成测试系统的元件对液压泵、马达测试的结果有很大的 影响，因此合理的测试方法和液压元件是精确测试液压泵、马达的关键步骤。但足 由于泰鑫液压机械厂作为一个液压泵、马达的维修企业，经常会遇到不同类型的泵 和马达，现市场上一般只是针对某种泵或马达测试的测试台，而对于这种用于普遍 测试的测试台却很少。虽然泰鑫液压机械厂现在有一台测试台，但其只能测试丌式 泵，对闭式泵和马达很难得到准确的测试数据，并且该测试台没有采用计算机技术， 对于测试的数据只能用手工绘制，无法采用计算机自动绘制数据曲线，写出的检验 报告的可信度不高。因此丌发出带有故障自诊断的液压泵、马达的综合测试平台是 十分必要的。 1 2 课题研究现状及发展趋势 1 2 1 液压测试技术研究现状及发展 液压传动与控制技术在国民经济与国防各部门的应用同益广泛，现代液压结合 了电子技术、自动控制技术、信号处理技术、测试技术等技术，使得液压的应用更 加的广泛。液压技术的发展方向主要有以下几个方面：节能、主动维护、机f 乜一 体化、运用环保介质和与计算机技术结合的相关技术。 由于液压技术的广泛运用，使得液压泵、马达的试验台在近几年得到飞速的发 第一章绪论 展。主要结合了传感技术、计算机技术、信号处理技术、故障诊断技术、c a t 技术 等一些高新技术。关于液压泵、马达的试验台的研究困内外很多学者、企业做出了 一定的努力，同时取得了可喜的成果。1 9 8 7 年我国制定了液压泵、马达测定的方法 ( g b 7 9 3 6 8 7 ) ，1 9 9 3 年对原来制定的方法做了些修改( g b t 7 0 4 2 9 3 ) 盯1 。文献 8 指出了这两次制定的方法检测容积效率存在的测量误差，并利用流体力学和热膨胀 理论建立数学模型，指出利用制定的方法测得的值与实际值之间的差值。近几年来 液压测试台主要在系统节能、系统数字化、比例化方面做了大量研究和改进。 1 节能减排方面的研究 对于节能减排方面的研究主要有三个方面： ( 1 ) 减小液压系统的自身能量消耗，这些消耗包括液压元件和回路消耗，合理 的采用电液比例元件和伺服元件能显著的减小自身消耗阳1 。文献 1 0 1 1 提出了利 用电液比例阀丌发的试验台不仅能有效的减小自身的能耗，而且还为实现计算机控 制提供了连接平台。 ( 2 ) 设计合理的液压回路，尽量减少回路的压力损失和流量损失。如在对液压 泵、马达进行耐久性实验时采用功率回收的液压加找方法，以减少功率消耗。由电 机带动被测液压泵，泵输出的油液驱动液压马达，由于液压马达与电机装在同一根 轴上，使得驱动电机轴实现功率回收纠n 3 1 。 ( 3 ) 采用多级甚至无极调速，目前主要采用变频技术对变频电机调速，采用相 位控制晶闸管直流调速系统对直流电机调速1 。 2 系统数字化、比例化 ( 1 ) 采用各种比例元件，比如北京自动化研究所和燕山大学共同研制的液压泵、 马达性能试验台和山东科技大学设计的液压马达性能试验台都采用了新型的比例 阀，使得试验台的整体性能得至0 提高。采用了比例控制技术可以实现自动控制，远 程调控。 ( 2 ) 新型数字化传感器、各科- 总线的运用，比如各类g p i b 、v x i 、串口等总线 的采用。北京自动化形f 究所和燕山大学共同研制的试验台就体现了这些设计思想。 3 液压c a t 技术 目f j 订丌发出来的试验台大多数都采| jc a t 技术，液压c a t 组成主要有两种方式 通用接口+ 微型机系统和兼有测试实验数据处理和计算机控制功能的微机系统。f j 仃者 实验过程中的训节控制足卜h 传统的电气控制为主，山东科技大学液压泵、马达陀能 广东工业大学硕士学位论文 测试试验台就是典型的应用范例。而后种方式系统中计算机不仅成为数据采集和处 理的中心，而且完成控制实验条件、补偿传感器的非线性、安排实验程序、完成输 出特性曲线及数据文件、实现液压系统计算机控制等工作砌n 引。 现在有许多企业和学校研究丌发出许多液压泵、马达试验台。如广州市新欧机 械有限公司研制的液压泵马达试验台可测试液压柱塞泵，叶片泵、齿轮泵等的动、 静态性能，( 高级的配备c a t 计算机辅助测试系统) 。测试范围、测试项目、测试要 求符合j b t 7 0 3 9 7 0 4 4 1 9 9 3 等有关国家标准。又如安徽博一流体传动股份有限公 司针对工程机械自主研发出液压泵综合性能试验台，该系统主动力单元采用了交流 变频器，最大工作压力为3 1 5 m p a ，该液压系统具有冷却和过滤作用n6 | 。另外国外 也有大量的企业研制出性能很好的液压泵、马达试验台。如日本的k p m 公司研制的 液压泵试验台可以测试各种泵；德国的力士乐公司研制的综合试验台智能化程度很 高，测量的准确性很好。 幽1 1k p m 公n j 澉肫泵测试台幽卜2r e x r o t h 公州综合试验台 f i g u r ei - 1h y d r a u l i cp u m pt e s tt a b l eo fk p mc o m p a n y f i g u r e1 2h y d r a u l i cs y n t h e t i c a lt e s t t a b l eo fr e x r o t hc o m p a n y 1 2 2 液压泵与马达故障诊断技术发展 对于液压泵和液压马达故障诊断技术已从传统的诊断方法过度到借助现代仪 器的现代诊断方法。现代故障渗断技术是以信息论、可靠性技术、系统论和控制论 为理论基础的一门综合性技术，以实现计算机和现代测试仪器为技术手段，并结合 第一章绪论 诊断对象自身的规律，逐步形成了一门新兴学科。0 1 。现代故障渗断技术在液压泵 马达方面的应用主要可以分为两大类：基于数学模型的故障渗断和基于人工智能的 故障诊断。基于数学模型的珍断方法是指首先用一定的数学手段描述系统某些可测 量特征量在幅值、相位、频率及相关上与故障源之l 、日j 的联系。然后通过测量、分析、 处理这些信号，来判断故障源所在心卜23 | 。文献 2 4 提出利用小波包分解液压泵出口 处压力信号的特征，提取液压泵的特征量，建立不同频率范围的特征信号与液压泵 不同故障囚素的对应关系，为液压泵的故障诊断与定位提供依据。基于数学模型的 故障诊断技术出于其对于多种检测手段和诊断方法在某种程度上是简单的“堆积 缺乏统一的概念，并且液压泵、马达故障数学模型及其复杂。因此这种方法在液压 泵、马达故障诊断中受到了一定的限制。第二种是基于人工智能的故障渗断，即将人 工智能领域的各种成果用于故障诊断，如基于专家系统的方法、基于人工神经网络 的方法、基于支持向量机的方法、基于模糊诊断方法等。文献 2 5 将一种基于l m 算法的神经网络应用于液压泵故障诊断，并建立了基于该算法的故障诊断模型。文 献 2 6 ，提出了一种基于分形理论的液压泵故障诊断方法，以轴向柱塞泵为例，应 用m a t l a b 软件，通过建立液压泵壳体的振动模型，运用分形理论提取特征参数，进 行液压泵故障分形诊断的研究。文献 2 7 融合人工免疫系统中的实值否定选择算法 和支持向量机算法提出了一种混合的液压泵故障诊断方法。以上方法对于现实中液 压泵的故障诊断具有一定的局限性。比如模糊诊断方法，其模糊关系矩阵比较复杂， 当含有未知信息而无法确定隶属函数时，该方法失效；对征兆参数的选择有一定要 求，参数不合理，则精度下降甚至完全失效。又如对于基于专家系统的故障诊断方 法，其知识的获取比较困难并且知识库的更新速度比较慢。本文结合小波与神经网 络的特点，提出运用小波理论和神经网络技术柬对液压泵的故障诊断。 1 2 3 小波理论与神经网络的发展与现状 1 小波理沦的发展与现状 小波理沦的诞生为信号特别是非平稳信号分析提供了强有力的工具和方法。对 小波的研究可追溯到19 1 0 年a t t a a r 提出的规范正交系心刖，他的研究在时域中能很 好的实现了局部化，但它在频域中局部化性能得不到很好的体现。19 8 1 年， j s t r o m b e r g 对h a a r 基做了改进，证明了小波函数的存在性心。1 9 8 6 年，y m e y e r 创造性地构造出二进伸缩、平移小波基函数，掀起了小波研究热潮。川。19 8 7 年， 广东工业大学硕士学位论文 s g a l l a t 巧妙地将多分辨思想引入小波分析，统一了前人所提出的各类正交小波 构造。给出了把信号及图像按不同频带的分解算法及重构算法，即m a l l a t 塔形算法 。n 侧。该算法正交、高效，它在小波变换中的地位，如图f f t 在傅里叶变换中的地 位，奠定了小波变换的工程实用基础。1 9 8 8 年，i d a u b e c h i e s 构造了具有紧支集三 位正交小波基口乱3 引。这样，小波分析的系统理论得到了建立。从1 9 8 9 年到1 9 9 1 年， r r c o i f m a n 、m v w i c k e r h a u s e r 及合作者提出小波包概念及算法。璩_ 蚓。其思想与 我国古代易经八卦一致，采用树形算法，是m a l l a t 塔形算法的推广，并引进s h a n n o n 熵作为评价小波基选取的好坏。1 9 9 3 年，d a v i de n e w l a n d 提出了谐波小波，该小 波算法简单，具有“锁定 信号相位的能力，使之在信号分析中具有其他小波不可 替代的优点。1 9 9 7 年，h a r o l ds z u 构造了复值h e r m i t i a n 小波，提出了基于小波 h e r m i t i a n 小波变换相空间截面图的信号奇异性识别方法，将其应用于巴拉圭河两 岸水纹高度变化的预报。1 9 9 8 年l c f r e u d i n g e r 等人在动力动力力学模态分析中 提出单边衰减的l a p l a c e 小波进行相关滤波，分离出信号中的冲击响应，应用于航 空机翼系统模念参数识别。w s w e l d e n s 于1 9 9 7 年采用提升方法构造小波，提出了 第二代小波变换的概念。1 9 9 8 年i d a u b e c h i e s 和w s w e l d e n s 合作证明了任何具有 有限冲击响应滤波器的小波变换都可以用多步提升办法予以实现，这一结论建立了 第一代离散小波变换和地二代小波变换都可以用多步提升办法予以实现，这一结沦 建立了第一代离散小波变换和第二代小波变换之间的联系，从而可构造出更多、更 丰富的小波基函数。小波函数以其特有的多尺度，多分辨和紧支性，已渗透到有限 元分析中的奇异性等问题的求解，形成小波有限元理论和方法。 综上所述，近一个世纪，特别是近二十年以来，小波理论和算法得到了突飞猛 进的发展。小波分析已经广泛运用于模式识别、图像处