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拖拉机发动机电气故障诊断方法

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摘要:由于拖拉机发动机工作时的噪声较大,其故障信号较难采集,而电气信号的输出较为平稳,因此可以通过电气信号的特征提取来诊断发动机的故障。发动机电气的故障信号一般是特征较为明显的瞬态信号,有多种检测方法,信号的特征不同,各种方法的检测性能也会存在差异。本次提出了一种基于小波和稀疏表示的瞬态信号检测方法,并搭建了虚拟仪器平台对发动机的故障信号进行了检测。结果表明:采用小波和信号成分稀疏表示可以成功地提取发动机电气故障的瞬态信号特征,然后将信号特征和经验特征进行比对,便可以判断发动机电气的故障类型,为拖拉机发动机故障诊断的研究提供了重要的数据参考。

关键词:拖拉机;发动机;电气故障;瞬态信号;稀疏表示

0引言

拖拉机发动机状态监视和故障诊断技术对监视、评定发动机的工作状态、变化趋势、寿命消耗和残余寿命,以及保证发动机安全、可靠运行有着重要的作用,应将其视为重型拖拉机发动机可靠性工作的一个重要组成部分。为保证发动机在高性能水平下安全工作并降低直接使用成本,必须将发动机的维修思路从以前的定期维修转变为实时故障检测维修,这样才能有效地提高发动机故障的预警和修复效果。发动机的电气构件在正常工作时一般信号较为平稳,但在出现故障时信号会出现较大波动的瞬态信号。瞬态信号的发生时间较短,监测较难,因此引入了信号成分稀疏表示和小波算法,以有效地根据电气信号提取发动机故障信号特征,确定故障的类型。

1拖拉机发动机电气瞬态信号检测

瞬态信号是在时间域上非常短暂的信号,其信号呈现突发性;而拖拉机发动机电气正常工作时信号较为平稳,一旦出现故障会发生信号突变,呈现瞬态信号。瞬态信号的检测可以为故障检测和识别提供有效的依据,从统计意义上来说,瞬态信号是非平稳的,但是在短时间的间隔内,可以认为信号又是平稳的。

2电气瞬态信号小波分解稀疏表示

拖拉机发动机电气瞬态信号的稀疏表示就是将信号在已知函数集上进行分解,利用变换域对信号进行表达,从而用尽量少的基函数来表示拖拉机发动机信号,其过程可以通过信号的稀疏分解来实现。

3基于信号瞬态成分稀疏表示方法的拖拉机

发动机电气故障诊断拖拉机发动机电气故障信号的提取可以采用虚拟仪器来完成,利用虚拟仪器对故障瞬态信号的成分进行稀疏表示,并提取瞬态信号的特征,判断故障类型。因此,虚拟仪器的核心部分是软件,没有人接支持也无法完成这些检测功能。本次对发动机电气故障的检测虚拟仪器软件开发主要采用图形化的编程语言,利用Labview设计功能界面。

4结论

为了实现拖拉机发动机电气故障诊断,构建了电气信号检测的虚拟平台,并引入了基于信号瞬态成分稀疏表示和小波算法的信号处理方法,从而有效地诊断出发动机发生故障时的瞬态信号。以电流的检测为例,对发动机电气故障检测虚拟平台进行了验证,结果表明:采用信号瞬态成分稀疏表示方法和小波算法可以成功地提取电气故障的瞬态信号,将瞬态信号与经验故障信号进行对比便可以判断故障类型,为发动机的设计和故障检测技术提供了较有价值的借鉴。

作者:任晓兵 单位:洛阳职业技术学院汽车工程系

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