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机械毕业设计 论文
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LW01-030@凸轮机构的模糊优化设计,机械毕业设计 论文
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1 淮 海 工 学 院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 （ 院）： 机 械 工 程 专业班级： 机械设计制造及其自动化 机械 038 姓 名： 程 锦 宇 学 号： 0103101804 外文出处： 附 件： 1.外文资料翻译译文； 2.外文原文。 指导教师评语： 签名： 年 月 日 nts 2 针对真空树脂灌注机镜头设备建立在自动诊断系统上的模糊数学 何政文 许钰 吴俊 西安交通大学管理学院，中国西安 710049 摘要 ：在分析真空树脂镜头药设备的基础之上，模糊数学模型已经建立起来， 并且 模糊关系矩阵，症状模糊向量，模糊复合运算操作， 模型的诊断原则已经确定。接着，设备的错误自动诊断系统也被设计完成 ，实时监控状态的功能和故障自动诊断可以得以实现。最后，故障自动诊断在实际生产下完成实验并且系统的真实性得到验证。 关键词 ：模糊模型，故障自动检测系统， 真空树脂灌注机设备 1 引言 真空树脂灌注机设备 （ VRSDE） 特别主要是用于各种电器元件的灌注，比如汽车、摩托车的打绕组，变压器，传感器，电容器等配有环氧树脂的器件（一下简称“工件”）。 它的作用首先是净化和把环氧树脂（液态甲）和固态催化剂（液态乙）在真空下合成，接着把他们按照精确的比例和量注射到工件中，这样就完成了环形树脂的注射。 基本上，和大多数复杂的设备一样 ， VRSDE 的错误信息环境是模糊的。从分析错误和他们起因的关系开始 ，我们可以建立错误和起因之间的数学模型，同样我们可以在模糊原理的基础上对 VRSDE 建立数学模型 。 在这个模型基础上我们建立了设备的故障自动检测系统已达到实时监控运行状态和设备故障诊断的功能 .系统的真实性在实际操作中得到验证 . 2 主要的错误和他们的起因 根据注射质量和过程的影响 ,VRSDE 的主要错误 可以归结成以下几种 :比列的浮动 ,不充分混合 ,不够净化 ,注射口的泄露 ,量子的不稳定 ,量子的减少和没有液体从射击口出来 .我们在对错误形成机理的研究表明在 不同程度上错误的发生和以下的原因有关 : 单方向阀处于故障状态中 ， 关阀处于故障状态中， 注射器喷洒时液体的泄露，注射器内的液体渗漏，用于净化的容器内的液位或真空过低， 液体温度的不稳定，缸向下移动的速度过低，气压过低，计量 泵 磨损严重，测量系统的 机器精度过低，比例过大或过小并且树脂含有石英。错误及其原因的相关程度nts 3 可以定性的描述成表 1。 表 1 VRSDE的主要错误及其原因的相对程度 比例 浮动 不充分混 合 不精确净 化 喷射嘴的 泄露 量子的波 动 量子减少 喷射嘴中没有液体喷出 单方向阀处于故障状态中 / / / / 关阀处于故障状态中 / / / 喷射厅中的液体泄露 / 注射器内的液体渗漏 / / / / 用于净化的容器内的液位过低 / 用于净化的容器内的真空过低 / 液体温度的不稳定 / / nts 4 缸向下运动的速度太低 / / / / / 气体压力太低 / / / / 计量 泵磨损严重 / / / 测量系统的机器精度过低 / / / / / 比例过大或过小 / / / / / 树脂含有石英 / 说明：“ ”的数量表示错误及其原因的相对度 3 错误诊断的模糊模型的结构 我们确定 了 VRSDE 运行状态中的 各种故障 ，用 V来 发表 ： V1 比例浮动 V2 不充分混合 V3 不够净化 V = V4 = 喷射嘴泄露 V5 量子浮动 V6 量子减少 V7 没有液体从喷射嘴喷出 nts 5 而引起各种错误症状的原因，我们用 U表示： U1 单方向阀故障状态 U2 闭阀故障状态 U3 喷射厅的液体泄露 U4 注射器内的液体泄露 U5 用于净化的容器内的液位过低 U6 用于净化的容器内的真空过低 U = u7 = 液体温度不稳定 U8 缸向下运动的速度太低 U9 气体压力太低 U10 计量 泵磨损严重 U11 测量系统的机器精度过低 U12 比例过大或过小 U13 树脂含有石英 运行状态 U和症状 V之间的模糊关系可以用矩阵 R来表示 : r11 r12 . r17 R = r21 r22 . r27 . . . . r13.1 r13.2 r13.4 当 rij=uji, 0 rij 1, 1 i 13 , 1 j 7 时 , rij 定义为 VRSDE 的 运行状态 j和症状 i的相对度 . 通过对传感器数据的处理 ,我们可以得到症状模糊矩阵 : A:A=a1/u1+a2/u2+.+a13/u13=(a1,a2,.,a13) 0 ai 1 i=1,2,.,13 A是症状 U的一个子集 ,并且它的元素 ai代表 u到集合 a的映射 .元素 ai表示症状ui在总的症状中的有效程度 ,或者从某种意义上讲代表原因 i严重与否 . 在模糊矩阵 A 和模糊关系矩阵 r 得到之后 ,状态模糊矩阵 B 可以从下面的公式算得 . B=A*R “ *”代表模糊复合运算 .矩 阵 B 是症状 V 的一个子集 ,可由下列公式运算得到 : B=b1/v1+b2/v2+.+b7/v7=(b1,b2,.b7) 公式中 0 a4 矩阵 A中 ,表示 在注射厅内泄露 的元素 在注射厅内的真空度和和管子接头处液体压力相差太大 (p) Down-Half-T 元素数值 1 P a4= 1-e-k( P- ) Pi a6 矩阵 A 中 , 表示 用于净化的容器内的真空度太低的元素 用于净化 的 容器内的真空度 (Pi) Up-Half-Gauss 元 素 数 值 a6=max(a6i) 0 Pi a6i= 1-e-k(Pi-100)2 Pi a8 矩阵 A中 , 表示 缸向下 运动的速度太低 的元素 缸向下运动的速度 (x) Down-Half-Trapezia 元素数值 1 0 x a8= (r2-x)/(r2-r1) 1 2 a9 矩阵 A中 , 表示 气体压力过低的元素 气体压力 (P) Down-Half-Gauss 元素数值 1 P a9= e-k(P-5)2 P nts 8 表 3 症状模糊矩阵 A中定义域不是在实数范围的元素的确定 元素 解释 元素的确定法则 a1 矩阵 A中 ,表示单方向阀处于故 障状态的元素 单方向阀的运动精度 &0.05mm & 0.05mm a1=0.98 a1=0.00 两个单方向罚的运动情况 t0.5s 0.1s0.05mm a2=0.96 & 0.05mm a2=0.00 闭阀关闭时的压力 P4.8 c a7=0.95 2.6 c3.6 c a7=0.93 1.9 c4.6 c a7=0.98 2.1 c 2时 .VRSDE处于故障状态 当设备处于提前警告状态或故障状态时 ,会发出预警信号或警告信号来警告操作同时系统会提供错误及其相关信息 .实验表明 1 和 2的最大值如下 : 1 =0.50 2 =0.80 nts 10 4 错误自动诊断实验 在建立错误诊断的数学模型之后 ,我们利用诸如像传感器这样的硬件 ,数据采集器 ,电脑 ,报警线路和相关的软件 建立了 VRSDE 的错误自动诊断系统 ,这样就实现了对设备操作条件 ,错误诊断 ,相关错误的监控并且显示出相关的信息等 . 错误自动诊断系统的数学模型建立在无数次实验得来的经验的基础上 ,因此我们必须进行实验来证实其准确性 .实验的方法可以描述成如下 :通过对设备实际操作 ,如果系统给出一个警告 并且暗示设备存在错误 ,我们可以进行特殊的试验来检测错误存在与否 ,这样可以保证系统准确无误 .此外 ,我们可以有周期的检查VRSDE的工作参数来确定设备是否存在 自身 不能 识别 出来的错误 . 在 2000 年 5 月到 2000 年 11 月的半年时间里，我们在西北林业机械股份有限公司针对 VCD-M3 VRSDE 进行了一系列实验 ，从中得到了表 4 的数据。从这些数据中我们可 以看出诊断的正确率达到了 93.3%，系统的设计也基本达到要求。那么错误诊断的数学模型同样可以间接从这结果中得到证实。在表格中可以看出在2000年月 31日有一个错误诊断。这一错误的原因是控制闭阀位置的活塞震荡过 ，从而活塞被固定住，不能动弹。这种现象发生的可能性极小，甚至可以称为偶然。除了上述事实，我们仍然每周测试一次 VRSDE 的工作参数 并且在这段时间内没有发现系统自身检测不了的问题 . 表 4 错误自动诊断实验的数据 警告日期 操作状态的相关信息 原因 (ai)的相关信息 诊断的准 确性 状态模糊矩阵 B 错 误信息 5月 11日 (0.90 0.46 0.18 0.31 0.85 0.25 0.34) 比例不稳定 量子浮动 钢球在单方向阀 A中被液体淹没 (a1 =0.98) 准确 5月 26日 0.93 0.42 0.96 0.68 0.92 0.95 0.36 不充分混合 , 量子减少 , 比例减少 , 量子浮动 用于净化的容器 A液位过低 (a5=1.00) 准确 6月 10日 0.81 0.41 0.18 0.33 0.72 0.29 0.36 比例不稳定 在两个单方向阀中有运动 时间差 (a1=0.85) 准确 6月 15日 0.23 0.42 0.20 0.81 0.73 0.34 0.36 喷射嘴泄露 在喷射厅内有液体泄露 (a4=0.91) 准确 6月 27日 0.32 0.46 0.90 0.65 0.66 0.44 0.37 不够纯净 用于纯净的容器内的 真空度过低 (a6=0,94) 准确 7月 6日 0.23 0.42 0.20 0.91 0.91 0.94 0.78 0.56 喷射嘴泄露 量子浮动 闭阀存在一个运动错误 (a2=0.96) 准确 7月 13日 0.24 0.86 0.18 0.32 0.36 0.28 0.37 不充分混合 缸的运动速度过低 (a8=0.93) 准确 nts 11 7月 28日 0.42 0.41 0.91 0.63 0.65 0.45 0.33 不够纯净 在用于纯净的容器内 B的真空度过低 (a6=0.94) 准确 7月 31日 0.21 0.40 0.18 0.87 0.95 0.78 0.76 喷射口没有液 体 闭阀不运动 (a2=1.00) 错误 8月 9日 0.93 0.43 0.22 0.30 0.87 0.32 0.27 比例不稳定 , 量子浮动 单方向阀存在一个运动错 误 (a1=0.85) 准确 8月 21日 0.25 0.46 0.22 0.87 0.81 0.33 0.35 喷射嘴泄露 量子浮动 在喷射厅内存在液体泄露 (a4=0.94) 准确 8月 30日 0.91 0.50 0.93 0.72 0.94 0.91 0.33 不够纯净 , 量子减少 比例不稳定 , 量子浮动 在用于纯净的容器 B中的液位过低 (a5=1.00) 准确 9月 6日 0.80 0.30 0.94 0.68 0.88 0.45 0.36 比例不稳定 , 不够纯净 , 量子浮动 喷射厅有液体泄露 (a3=0.95) 准确 10月 5日 0.26 0.43 0.22 0.61 0.81 0.67 0.46 量子浮动 闭阀的压力过低 (a2=0.75) 准确 11月 14日 0.27 0.47 0.20 0.80 0.72 0.35 0.38 量子浮动 喷射厅内有液体泄露(a4=0.89) 准确 5 结论 这种 VRSDE的错误自动诊断方式是建立在模糊数学的基础之上的 ,通过使用建立在数学模型上的 VRSDE错误自动诊断系统 ,我们实现了对设备运行状态和错误自动诊断系统的时实监控 .系统的使用效果说明此系统有效的满足了设计要求和顾客的期望 .这种错误诊断数学模 型涉及许多主观的参数 ,阀的数值都由经验所得 .因此 ,数值必须通过无数次的实验核实和调整 ,从而和 VRSDE的实际想吻合 . 参考资料 1.A.H.张 , 运行状态监控技术与机电一体化设备的故障诊断 . 西北科技大学出版社 1995(中国 ) 2.Z.W.何 ,VRSDE 故障诊断系统
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