導語：如何才能寫好一篇機械仿真設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關(guān)鍵詞】仿真技術(shù) 機械設(shè)計制造 模型創(chuàng)建 應(yīng)用

仿真技術(shù)是伴隨著計算機的普遍應(yīng)用而興起的，它結(jié)合了多門學科及理論，充分利用計算機和相關(guān)軟件對所需要的設(shè)計展開虛擬實驗，是一種綜合性技術(shù)。在早期的計算機仿真技術(shù)中，通過隨機數(shù)實驗的方法解決問題，也被稱之為蒙塔卡羅方法。仿真技術(shù)的成熟與穩(wěn)定是在科技與工業(yè)的發(fā)展中進行的，對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了不可磨滅的影響。它從出現(xiàn)到應(yīng)用普及主要經(jīng)歷了三個主要階段：模擬機仿真、模擬數(shù)字混合機仿真以及數(shù)字機仿真。

1 仿真技術(shù)對機械設(shè)計制造行業(yè)的作用

仿真技術(shù)指的是設(shè)計人員以計算機為載體，通過利用相關(guān)軟件建立數(shù)據(jù)模型，對各性能參數(shù)進行分析從而選擇最優(yōu)的設(shè)計方案，與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比安全可靠、使用靈活，大大節(jié)約了資金，也節(jié)約了反復制造實物的時間，因其不需要制造實物而又被稱為虛擬樣機技術(shù)?，F(xiàn)代的機械設(shè)計制造行業(yè)中，因為很多系統(tǒng)設(shè)計非常復雜，數(shù)據(jù)量龐大，在實驗中存在很多難題，因此需要在計算機中建立相對應(yīng)的模型對其進行仿真，對其各項參數(shù)性能等進行分析。在機械設(shè)計制造的初期，設(shè)計人員只要根據(jù)不同的方案在仿真軟件中建立虛擬樣機，便可以完成對不同假設(shè)的虛擬實驗，選擇最優(yōu)方案或者對方案進行改進都非常方便。在機械設(shè)計制造行業(yè)中使用仿真技術(shù)不僅可以使計算更加精確，提升研發(fā)質(zhì)量，而且也在一定程度上提升了研發(fā)效率，節(jié)約了研發(fā)資金。

2 仿真過程的實現(xiàn)

2.1 模型的建立

在機械設(shè)計制作的過程中，若要使用仿真技術(shù)，首先就要設(shè)計編輯條件和約束條件，確定研究目標，進而建立一個可以滿足系統(tǒng)要求的仿真運行系統(tǒng)。系統(tǒng)初步建立之后，便要求設(shè)計者根據(jù)相應(yīng)的學科知識對該系統(tǒng)進行數(shù)字化表述，也就是對系統(tǒng)建立數(shù)學模型。通常狀況下，數(shù)學模型由于時間不同可分為動態(tài)和靜態(tài)兩種，其中動態(tài)模型又可以分為離散、連續(xù)和混合時間三種。

2.2 模型的變換

這一步驟指的是把初步建立的模型通過數(shù)學表達式的作用變換成計算機能夠識別的樣式，這一過程運用了部分合適的計算機算法及語言，是仿真的基礎(chǔ)，也稱之為仿真模型。若要實現(xiàn)模型的變換，設(shè)計者可以使用現(xiàn)有的仿真軟件，也可以根據(jù)系統(tǒng)需求自行開發(fā)。

2.3 模型的實驗

模型的實驗指的是通過在計算機中運行仿真模型能夠得到相應(yīng)的仿真結(jié)果。做好了模型的建立和變換這兩大步驟，也就為模型的實驗打下了基礎(chǔ)，只要是按照預(yù)期設(shè)計目標來展開的前幾個步驟，那么這一步驟的實現(xiàn)并不困難。在對仿真結(jié)果進行衡量時，要對其可靠性進行分析，通常使用的方法有以下兩種：置信通道法以及仿真過程的反向驗證法。

3 仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

3.1 在齒輪設(shè)計中的應(yīng)用

在機械裝備中，齒輪可謂是最重要的零部件之一，因此，在設(shè)計中對其性能進行仿真意義重大，并且不少設(shè)計者也針對此問題做了大量研究。其中包括：使用visual lisp語言對齒輪端面的建模和仿真，從任意幾何角度對其性能進行評估；用計算機仿真技術(shù)展開對圓弧針齒行星傳動的研究；對影響正交齒輪傳動接觸點的主要參數(shù)進行研究等等。此外，計算機仿真技術(shù)在齒輪泵的齒輪設(shè)計中應(yīng)用也十分廣泛。

3.2 在機械結(jié)構(gòu)件設(shè)計方面的應(yīng)用

一個機械系統(tǒng)的完成需要各部分機械Y構(gòu)件的組合，共同發(fā)揮它們的綜合作用。因此，在對一個新產(chǎn)品進行設(shè)計時，各零部件的性能能否正常發(fā)揮、它們之間的配合是否得當、如何選取組合方案等問題，都離不開事先用仿真技術(shù)進行模擬優(yōu)化?，F(xiàn)在市場主流的大型三維設(shè)計軟件都對結(jié)構(gòu)運動仿真功能進行了開發(fā)，根據(jù)在該軟件中設(shè)計的裝配體的性能，對演示結(jié)構(gòu)的運動展開模擬，如果需要運動學仿真，只需要提前設(shè)置好主運動件，具有極大的便利性。此外，在這些大型三維設(shè)計軟件的仿真運動過程中，設(shè)計者能夠從任意角度觀察運動結(jié)果，還能幫助設(shè)計者檢查結(jié)構(gòu)的運動干涉等問題，功能十分強大。

3.3 在復雜機械加工研究方面的應(yīng)用

作為機械設(shè)計制造行業(yè)的生產(chǎn)基礎(chǔ)，用仿真技術(shù)對機械加工尤其是復雜機械加工能夠幫助設(shè)計者研究深層次機理，在理論程度上提升了這一步驟的性能與質(zhì)量。在數(shù)控加工的過程中，可以使用仿真技術(shù)編寫CNC機床的零件加工程序，然后轉(zhuǎn)換成為對應(yīng)的圖形信息，通過這些信息設(shè)計者很容易對加工參數(shù)進行設(shè)置。在磨削加工中，通過磨削時間的不同展開對這一步驟的建模，以此建立的仿真模型可以對磨削的性能和質(zhì)量進行預(yù)測，促使磨削步驟的最優(yōu)化。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟規(guī)模的擴大，現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)得以迅速發(fā)展，各生產(chǎn)步驟和工藝越來越復雜，因此，必須借助自動測試和仿真等計算機技術(shù)幫助設(shè)計者對設(shè)計方案進行優(yōu)化。尤其是伴隨著仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造中的使用，實現(xiàn)了設(shè)計者從復雜龐大的信息中對機械部件或者加工過程的最優(yōu)化控制，解決了傳統(tǒng)機械設(shè)計制造過程中無法實現(xiàn)的問題。

參考文獻

[1]張小亞.淺談虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械設(shè)計與制造中的應(yīng)用[J].企業(yè)導報，2011（16）：276-277.

[2]崔松華.CAD/CAM技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用研究[J].考試周刊，2014（35）：99-100.

[3]張曉霞.遺傳算法在機械設(shè)計優(yōu)化中的應(yīng)用及運動學仿真技術(shù)研究[D].太原：中北大學，2008.

作者簡介

熊勇（1974-），男，四川省內(nèi)江市人。工程碩士學位?，F(xiàn)為內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學院機械工程系講師。研究方向為機械工程。

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關(guān)鍵詞：化工機械檢修；多媒體；虛擬仿真

中圖分類號：TP391.9

在化工行業(yè)中，多媒體技術(shù)主要用于解決化學工藝中的特定問題，化工機械檢修問題幾乎沒有涉及。企業(yè)中依然是“師傅帶徒弟”的模式，學校授課模式主要是“填鴨式”的課堂講授、理論結(jié)合少部分實踐教學。但這些學習方式都存在著投入大、損耗大、效率低、周期長、維護困難、危險性等特點。目前，化工企業(yè)90%的工人都是畢業(yè)于職業(yè)院校，為了減輕企業(yè)的培訓負擔、提高職院校畢業(yè)生的就業(yè)率，研究利用多媒體技術(shù)分析實現(xiàn)化工機械檢修是非常有必要的。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2005年，喬向東分析研究采用VRML建立常見的化工機械零部件模型，模型數(shù)據(jù)存儲在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中，然后根據(jù)化工機械設(shè)備的設(shè)計要求合成化工設(shè)備模型[1]。

2006年，羅一鳴，劉有智，袁志國等采用Visual Basic作為開發(fā)平臺，以某化工企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場為模型，建立了一套化工場景漫游系統(tǒng)，輔助化工原理或化工工藝課程的教學[2]。

2010年，廖孫啟，張蕾，龔福忠等人采用VRML建立化工設(shè)備虛擬模型和場景，開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)版化工原理仿真實驗軟件[3]。

2011年，李和香用3Dmax、Cult3D、Dream Weaver、Flash等研制《離心泵的檢修與安裝》課件。

以上研究的共同特點是都應(yīng)用了多媒體技術(shù)中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，開發(fā)虛擬仿真軟件，但研究領(lǐng)域都不屬于化工機械檢修。通過調(diào)研，用多媒體技術(shù)開發(fā)化工機械檢修項目是非常有必要的：為學習者提供探索性學習情景；提供一種三維立體化表現(xiàn)方式；提供逼真、安全的虛擬操作環(huán)境；大大節(jié)約教育培訓成本。

2 需求分析

2.1 虛擬仿真實訓軟件是化工檢修企業(yè)人員提高自身素質(zhì)的重要工具

化工機械設(shè)備的檢修永不可能實現(xiàn)全自動化，高素質(zhì)的操作人員對于企業(yè)安全保障尤為重要。目前，化工企業(yè)中，主要采用化工仿真培訓方式，仿真系統(tǒng)操作界面以二維圖像為主，缺乏真實感。隨著多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，三維虛擬仿真在逐步實現(xiàn)，大大拉近了虛擬和真實的距離。

2.2 虛擬仿真是在校學生訓練專業(yè)技能的重要工具

隨著招生規(guī)模的擴大，職業(yè)院校實訓場地越發(fā)不足，而且許多新型設(shè)備學校根本無力購置，使得學生還沒有走出校門就與社會脫軌。雖然部分院校建有校外實訓基地，但學生去校外實訓基地實習，也只是參觀，不讓進入生產(chǎn)線操作。開發(fā)虛擬仿真實訓軟件，將在一定程度上還解決資金短缺的問題，而且也能提高教學質(zhì)量，調(diào)動學生的學習積極性。

2.3 化工機械檢修項目特點適合運用多媒體技術(shù)開發(fā)

為了讓學生畢業(yè)就能就業(yè)，目前化工機械檢修類課程教學均以典型化工設(shè)備維修任務(wù)為載體，以學生為主體，使學生在完成工作任務(wù)的同時正確掌握化工設(shè)備維護與檢修的基本知識和基本技能，掌握典型化工設(shè)備維修原則和技術(shù)措施，熟練使用常見的維修工具，識別化工生產(chǎn)中設(shè)備常見的故障三現(xiàn)象，了解其發(fā)生原因以及一般解決辦法，達到職業(yè)資格的要求。同時，培養(yǎng)學生具有誠實、守信、肯干、敬業(yè)、善于與人溝通和合作的職業(yè)品質(zhì)，具有分析問題和解決問題的能力。

3 化工機械檢修項目設(shè)計

項目設(shè)計遵循“以崗位需求為核心，以工作過程為導向，以工作任務(wù)為基礎(chǔ)，以實踐帶理論為模式，以真實的工作為依托，以學生為中心，以自主學習為切入點，以多元評價為手段，以興趣小組活動為載體”的原則，在工作流程中的各個環(huán)節(jié)突出不同的能力要素，然后根據(jù)不同的能力要素，設(shè)計圖像、聲音、動畫等資料。

3.1 依據(jù)應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)崗位需要，進行工作任務(wù)分析

根據(jù)化工行業(yè)所從事的四大崗位群，確定應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)所涉及的三大核心崗位（化工設(shè)備操作、化工原料及產(chǎn)品分析、化工生產(chǎn)管理）。對核心崗位進行剖析，確定學生培養(yǎng)目標。

3.2 根據(jù)工作任務(wù)的要求，設(shè)計教學項目

根據(jù)化工檢修領(lǐng)域的職業(yè)崗位群任職要求，參照企業(yè)工作過程，將典型設(shè)備檢修維護任務(wù)轉(zhuǎn)化為學習領(lǐng)域，再將學習領(lǐng)域轉(zhuǎn)化為項目。設(shè)計項目時充分考慮了河南省地區(qū)經(jīng)濟狀況、企業(yè)類型和學校辦學條件。根據(jù)專業(yè)需求和企業(yè)具體情況，學習相關(guān)項目。靈活組合知識點滿足不同職業(yè)技術(shù)崗位需求，項目具有較強的可操作性，充分體現(xiàn)了職業(yè)性、實踐性和開放性的要求。

3.3 以工作任務(wù)為基礎(chǔ)，整合教學內(nèi)容

根據(jù)“以職業(yè)能力為主線，以典型的企業(yè)項目為載體，以真實的檢修環(huán)境為依托，以完整的檢修過程為行動體系”[4]的設(shè)計要求，本課程以培養(yǎng)典型化工設(shè)備維護與檢修能力和相關(guān)的崗位能力為基本目標，緊緊圍繞典型企業(yè)項目完成的需求來設(shè)計實訓項目。每個項目都包括：工作任務(wù)單、技能單、作業(yè)單及任務(wù)考核單，各個環(huán)節(jié)的教學質(zhì)量標準明確。在教學方式上，按“4單”要求完成工作任務(wù)，均采用集中與分組訓練相結(jié)合，集體輔導與個別指導相結(jié)合的方式，最后進行學習評價。

4 仿真實訓軟件設(shè)計

以“換熱器拆裝與試壓”項目為例，總體框架設(shè)計如圖1。

圖1 “換熱器拆裝與試壓”項目仿真軟件框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 基于Flash的二維動畫設(shè)計

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[關(guān)鍵詞]模糊控制 機械手夾持力傳遞函數(shù) 論域

中圖分類號：TU 712.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）31-0336-01

一、 模糊控制原理

模糊控制屬于計算機數(shù)字控制的一種形式，因此，模糊控制系統(tǒng)的組成類似于一般的數(shù)字控制系統(tǒng)，其方框圖如下：

二、 機械手夾持力模糊控制系統(tǒng)建模

1、 系統(tǒng)組成

機械手夾持力模糊控制系統(tǒng)是由模糊控制器，A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元，電液伺服系統(tǒng)，力傳感器等部件組成。通過夾持力給定值與測量值進行比較，得出其偏差量e，經(jīng)采樣送入模糊控制器，模糊控制器的輸出控制量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換送給功率放大器去控制電液伺服系統(tǒng)，從而改變閥的輸出流量，以控制手爪夾持力達到給定值。

2、 被控系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

（1）握力傳感器是一個比例環(huán)節(jié)，其增益為K1；

（2）伺服放大器的輸出電壓經(jīng)伺服放大器輸出驅(qū)動伺服閥所需差動電流。由于一般的伺服放大器的頻帶較寬，可將其看成是比例環(huán)節(jié)，其增益為K2；

（3） 電液伺服閥通?？梢院喕癁橐粋€二階振蕩環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為

（s）=

式中Kgv――伺服閥的增益；

ωgv――伺服閥的固有頻率；

εgv――伺服閥的阻尼比；

（4） 液壓缸-負載模型是慣性-摩擦負載，系統(tǒng)的負載閥控油缸的傳遞函數(shù)可表示為：

式中ωn――液壓缸-負載的固有頻率；

εn――液壓缸-負載的阻尼比；

根據(jù)實際情況經(jīng)計算各參數(shù)取值為：

Kvg=1.67×10-3ωgv=112S-1εgv=0.6

A=94.5×104m2ωn=60.5rad.s-1εn=0.2

因此傳遞函數(shù)為：

3、 機械手夾持力模糊控制器設(shè)計

設(shè)偏差e的語言變量為E，其相應(yīng)模糊子集為Ai（i=1，2，3），論域為X，劃分為7個等級，即X={-3，-2，-1，0，1，2，3}，模糊子集Ai的3個語言值為{負，零，正}；又設(shè)偏差變化ec的語言變量為EC，其相應(yīng)的模糊子集為Bj（j=1，2，3），論域為Y，也劃分為7個等級，即Y={-3，-2，-1，0，1，2，3}，模糊子集Bj的3個語言值為{負，零，正}；輸出控制量u的語言變量為U，其相應(yīng)的模糊子集為Ck（k=1，2…5），論域也劃分為7個等級，即Z={-3，-2，-1，0，1，2，3}，模糊子集Ck的5個語言取值為{快關(guān)，慢關(guān)，不變，慢開，快開}。

根據(jù)專家和操作人員經(jīng)驗積累可以給出如下模糊控制規(guī)則：

（1）如果“偏差”e為“零”，則“控制量”u為“不變”；

（2）如果“偏差”e為“正”，則“控制量”u為“快開”；

（3）如果“偏差”e為“負”，則“控制量”u為“快關(guān)”；

（4）如果“偏差”e為“零”，且“偏差變化”ec為“負”，則“控制量”u為“慢開”；

（5）如果“偏差”e為“零”，且“偏差變化”ec為“正”，則“控制量”u為“慢關(guān)”；

為了進行模糊化處理，必須將輸入量從基本論域轉(zhuǎn)化到相應(yīng)的模糊子集的論域，這中間需將輸入變量乘以相應(yīng)的量化因子。前面已經(jīng)設(shè)定三個變量的語言變化量量化等級為7級。偏差e的基本論域為[-2，2]，偏差變化ec的基本論域為[-75，75]；控制量u的基本論域為[-5 5]，則根據(jù)公式計算出：偏差e的量化因子K1=3/2=1.5；偏差變化ec的量化因子K2=3/75=0.04；控制量u的比例因子K3=5/3=1.7；

4、 基于MATLAB工具箱的模糊控制器設(shè)計

（1） 隸屬度函數(shù)的建立

隸屬度函數(shù)是模糊集合論的基礎(chǔ)，其反應(yīng)的是事物的漸變性。模糊系統(tǒng)中常見的隸屬度函數(shù)有11種，其中g(shù)aussmf曲線為正態(tài)分布曲線，用來描述人進行控制活動時的模糊概念是適宜的。本設(shè)計3個變量均采用gaussmf型隸屬度函數(shù)。

（2）模糊控制規(guī)則的添加

5、 模型仿真及其結(jié)果分析

對機械手進行仿真分析，得到的結(jié)果如由圖a和圖b所示：相比較可以看出，用模糊控制器后系統(tǒng)響應(yīng)曲線的快速性大為提高。

參考文獻

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一機械電子式無級變速器對汽車運行的影響

機械電子式無級變速器是提高汽車性能的理想裝置，具有良好的經(jīng)濟性、動力性和駕駛平順性，而且降低了排放和成本。CVT主要有：帶式CVT、鏈式CVT及錐盤滾輪式CVT等。金屬帶式是由行星齒輪機構(gòu)、起步裝置、V形帶輪與金屬帶、減速機構(gòu)構(gòu)成；行星齒輪機構(gòu)可以實現(xiàn)CVT的倒擋行駛，多片濕式離合器結(jié)構(gòu)熱負荷能力低，坡道起步性能好，駕駛?cè)菀追奖?，可以阻隔發(fā)動機引起的部分振動和沖擊，提供速比變化范圍一般為1.0～2.0，運用主、從動帶輪可動錐盤的軸向運動，改變了傳動半徑，從而實現(xiàn)汽車的速比變化。

二硬件設(shè)計系統(tǒng)控制。

1、信號控制系統(tǒng)

1.1滿足電子控制系統(tǒng)的功能要求。無級變速單元速比是發(fā)動機實現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計目標的保證，電子控制系統(tǒng)用于信號分析處理并輸出相應(yīng)控制信號的控制單元的轉(zhuǎn)換，變速器部件對收集的信號進行實時采集和處理，并將信息與存儲于其中的控制規(guī)律進行比較，計算出目標控制量，并通過電路輸出帶動控制機構(gòu)運動，從而實現(xiàn)變速器擋位的自動切換?；魻桚X輪傳感器，用于發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及輸出轉(zhuǎn)速信號的采集；功率分流式，用于無級變速單元速比檢測，利用無級變速的齒輪減速和螺旋絲杠機構(gòu)進行調(diào)節(jié)，換擋執(zhí)行電機的換擋機構(gòu)對應(yīng)變速器的不同擋位.依據(jù)控制簡便的原則，選用直流電機作為動力源，通過螺旋絲杠來實現(xiàn)擋位的切換；磁粉離合器，首先需要控制磁粉離合器接合的初始輸出轉(zhuǎn)矩，通過控制磁粉離合器的勵磁電流增長率實現(xiàn)。其次是磁粉離合器通過磁粉實現(xiàn)接合和分離，能夠有效降低傳動系統(tǒng)中的振動并防止系統(tǒng)過載，采用的控制策略和控制方法，保證接合過程中發(fā)動機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定。

1.2信號設(shè)計。信號可以分為輸入信號和輸出信號，輸入輸出信號根據(jù)信號類型分為模擬信號和數(shù)字信號；數(shù)字信號又可分為開關(guān)信號和PWM信號。通過對信號分類后即可針對該類信號設(shè)計實現(xiàn)電路設(shè)計。采用“組合工況法”確定CVT的特殊工況，這使TCU控制能夠適應(yīng)汽車工作的特殊狀況。

2、建立仿真模擬系統(tǒng)

2.1建立模仿曲線圖。從仿真曲線均可看出，車輛實際速比和實際夾緊力均能有效的跟隨各自的目標速比和目標夾緊力變化，且速比控制效果和夾緊力控制效果令人滿意。使用原型仿真系統(tǒng)，可以對速比控制和夾緊力控制進行仿真試驗，同時也可以能夠?qū)嶋H控制算法執(zhí)行結(jié)果進行實時驗證。利用優(yōu)化控制算法，可以減少實際臺架測試與整車標定的工作量，縮短無級變速器電子控制研發(fā)費用。硬件在仿真測試階段為測試人員提供一個適應(yīng)性強，界面友好的測試環(huán)境，通過在虛擬環(huán)境中對新的電控單元及軟件進行大量測試，根據(jù)實際傳感器發(fā)送的信號，利用其控制算法程序進行信號輸出，將夾緊力控制信號和離合器控制信號形成了整個無級變速器電子控制單元的閉環(huán)，實時的硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)實現(xiàn)了對新控制板的優(yōu)化控制。最后系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計，按其功能進行分類實現(xiàn)，采用Matlab/Simulink進行控制算法策略的開發(fā)，模塊功能結(jié)構(gòu)清晰，修改維護方便，有效的地提高了軟件的開發(fā)效率和質(zhì)量、縮短開發(fā)時間、降低開發(fā)成本，經(jīng)過實車測試，使汽車的運行達到了理想的控制效果。

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關(guān)鍵詞：模糊理論；機械設(shè)備；故障診斷；方法策略

機械設(shè)備是人們生活中不可或缺的重要組成部分，在當代科技環(huán)境下，我國的各種機械設(shè)備在線檢測技術(shù)雖然進步很大，但是仍然存在許多故障問題和缺陷，許多高科技的技術(shù)和模式有待提高，相關(guān)的技術(shù)人員一定要根據(jù)科技方面的經(jīng)驗，對設(shè)備常見的故障來源、故障癥狀等問題進行合理和高效的分析和判斷，加入模糊理論的研究過程，充分計算并探究出診斷思路。

1 了解機械設(shè)備的故障診斷概念，加強模糊理論的應(yīng)用和研究

近年來我國的社會生產(chǎn)制度發(fā)生了巨大的變化，在科學技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，節(jié)能減排、提高家電設(shè)備的工作效率和運行機制已經(jīng)成為迫在眉睫的重要話題。因此，對機械設(shè)備進行有效的故障診斷和管理是非常重要的，相關(guān)的科技人員一定要了解機械設(shè)備的故障診斷概念，加強模糊理論的應(yīng)用和研究，通過實質(zhì)的實驗訓練，把專業(yè)所學習的理論知識運用到實際的問題中，加強開發(fā)的實質(zhì)性和可靠性，加強對設(shè)備機械電路以及家用電器的相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和故障診斷，保證檢修工作的正常和高效率的運行。在機械設(shè)備進行故障分析和診斷的過程中，相關(guān)的技術(shù)人員要注重一定的方法和策略，比如在檢查器械時可以按照從簡單到復雜，從關(guān)鍵到次要，從大到小的順序進行檢查，做到有秩序的進行工作，提高檢查質(zhì)量，不會遺漏任何一個關(guān)鍵部位的檢查更新，更不會造成技術(shù)上的失誤。為了提高工作效率，管理人員要加強機械設(shè)備管理操控的技術(shù)宣傳和管理經(jīng)驗的教學，充分調(diào)動員工的積極性，在檢查時不能偷工減料，要本分負責，一旦檢查出任何器械設(shè)備存在質(zhì)量問題，要及時向有關(guān)負責人報告和提案，讓高技術(shù)的專業(yè)人才進行器械和設(shè)備的更換和維修，避免出現(xiàn)安全事故，帶來不必要的經(jīng)濟損失。

機械設(shè)備故障分析方法主要有以下幾種：第一，頻譜分析診斷法；第二，狀態(tài)模型辨識診斷法；第三，隨機模型參數(shù)估計診斷法；第四，灰色模型關(guān)聯(lián)分析診斷法；第五，統(tǒng)計診斷法；第六，模糊診斷法；第七，專家系統(tǒng)診斷法；第八，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在新時代的機械設(shè)備研究體制理念的要求下，相關(guān)科技人T要努力讓機械設(shè)備故障問題變得更實際化，讓復雜的理論知識直觀化、生活化。對于模糊理論，我們主要探討第六種診斷方法，即模糊診斷法。它是由于模糊性引起的機械設(shè)備故障分析過程中出現(xiàn)不確定性因素和關(guān)系，導致許多模糊統(tǒng)計診斷矩陣失控，科學家不能通過邏輯性的思維進行判斷和評判，而基于模糊理論的診斷方法，能通過Bayes、E.Shortliffe、Buchanan的確定性理論等著名理論，對機械設(shè)備進行一系列的診斷和分析，加強機械設(shè)備故障的分析和運用模式，展開研究和開發(fā)。

2 解析機械設(shè)備的故障診斷作用，完善模糊理論的結(jié)構(gòu)和模式

眾所周知，機械設(shè)備的故障診斷工作高效運行對于我們?nèi)粘Ｉ钍欠浅Ｖ匾?，而任何運行機制都離不開嚴謹?shù)目茖W管理和技術(shù)創(chuàng)新，從事模糊理論科技人員和進行機械設(shè)備勘測的工作人員一定要注重機械設(shè)備的維護和保養(yǎng)理念，從細節(jié)入手，加強人員安全防范意識，不斷提高機械設(shè)備的管理，提高運行機制和工作效率。在設(shè)備檢查工作運行的過程中，總負責人要多引進一些高新技術(shù)人才，注重機械設(shè)備故障分析系統(tǒng)的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，不斷提高員工素質(zhì)和整體工作水平，形成優(yōu)良的團隊合作意識，提高工作效率，加強機械設(shè)備管理操控的技術(shù)宣傳和管理經(jīng)驗的教學，工作人員要注重一些方法和流程策略，才能提高工作效率，達到事半功倍的效果，并不斷豐富在線監(jiān)測技術(shù)和狀態(tài)維修的工作方法，注重檢修工作和設(shè)備使用安全計劃，才能保證機械設(shè)備故障分析的在線監(jiān)測技術(shù)和狀態(tài)維修工作高效率和高質(zhì)量的進行。

機械設(shè)備監(jiān)測行業(yè)是一個擁有傳統(tǒng)科技和悠遠歷史的技術(shù)行業(yè)，對整個國家的經(jīng)濟發(fā)展和科技進步有著相當重要的作用，家家戶戶所用的電器，生產(chǎn)、傳輸、以及供給都離不開機械設(shè)備故障分析的在線監(jiān)測工作和機制。所以相關(guān)的工作人員和相關(guān)技術(shù)者一定要保證電器設(shè)備的管理和檢修，不斷優(yōu)化在線監(jiān)測技術(shù)和狀態(tài)維修的模式。為了提高工作效率，管理人員要加強機械設(shè)備管理操控的技術(shù)宣傳和管理經(jīng)驗的教學，讓所有員工都大致了解內(nèi)部的機械設(shè)備故障分析系統(tǒng)的運行結(jié)構(gòu)和在線監(jiān)測技術(shù)管理模式，提高安全意識和設(shè)備管理能力，綜合提高和發(fā)展。由于機械設(shè)備的故障分析過程隨時可能發(fā)生危險，因此工作的工作人員要具有較高的科學文化素質(zhì)和心理素質(zhì)，才能應(yīng)對緊急情況，在遇到危險或者難以解決的問題時能“臨危不亂”，融入模糊理念技術(shù)的理念和開發(fā)內(nèi)容，保證機械設(shè)備的管理和檢修，注重電器設(shè)備故障分析的方法和技巧，高度集中思想，找到有效和合理的解決方案，制定解決措施，完善運行機制，防止意外事故的發(fā)生。

3 探究機械設(shè)備的故障診斷方法，優(yōu)化模糊理論的措施和開發(fā)

3.1 充分調(diào)動模糊理論的技術(shù)手段――構(gòu)造多元化的機械設(shè)備故障診斷體系

在實際的機械設(shè)備故障診斷分析過程中，相關(guān)的操作人員和技術(shù)專家應(yīng)當不斷總結(jié)工作經(jīng)驗，有效的結(jié)合當代的科技力量，充分調(diào)動模糊理論的技術(shù)手段，構(gòu)造多元化的機械設(shè)備故障診斷體系發(fā)揮出設(shè)備的優(yōu)勢和潛力，注重檢修工作和設(shè)備使用方法技巧，加強對機械設(shè)備技術(shù)的開發(fā)和故障診斷，保證檢修工作的正常和高效率的運行，不斷改善和優(yōu)化設(shè)備開發(fā)公司的工作制度和監(jiān)測技術(shù)模式，確保工作的安全和質(zhì)量。傳統(tǒng)的機械設(shè)備故障分析效率低下，以及拖動設(shè)備、生產(chǎn)率、故障分析效率、制動效能過低，許多監(jiān)測設(shè)備存在設(shè)備陳舊、機器破碎等問題和現(xiàn)象，得不到及時的維修和管理，工業(yè)系統(tǒng)和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)不合理，企業(yè)的計劃和管理發(fā)揮不了真實的作用。因此管理者和工作者要及時發(fā)現(xiàn)這些問題和缺陷，并向上級匯報情況，以便更新和完善監(jiān)測設(shè)備，保證機械設(shè)備故障分析的高效率進行。由于機械設(shè)備控制系統(tǒng)比較復雜，運行和檢測起來存在許多機理，因此設(shè)備檢查工作也比較繁瑣和困難，檢查工作人員要不斷訓練自己良好的記憶力，反復思考，對于流程層、間隔層、管理層、站空層等運行傳感器要時常進行設(shè)備的管理和檢查，感應(yīng)出設(shè)備的使用狀態(tài)，方便專業(yè)的技術(shù)人員進行全過程的監(jiān)控和檢修，必要的時候做好檢查筆記，對檢查過的電氣器械設(shè)備做好記錄，比如存在什么問題，模糊理論下還存在什么缺陷，需要什么改進的地方等，都需要做好詳細的記錄，以方便向科技人員報告檢查結(jié)果，保證檢查工作的質(zhì)量。

另一方面，總負責人要多引進一些高新技術(shù)人才，注重機械設(shè)備故障分析機構(gòu)的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，不斷提高員工素質(zhì)和整體工作水平，形成優(yōu)良的團隊合作意識，為石化、氣化、化工、煤炭、工用建材等不同機械設(shè)備領(lǐng)域提供高質(zhì)量的保障服務(wù)，加大設(shè)備監(jiān)測力度。模糊理論下的機械設(shè)備診斷的高效運行需要全體內(nèi)部工作人員協(xié)調(diào)一致，加強管理，結(jié)合當代科技發(fā)展理念，做到科學管理，不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，注重電器設(shè)備的維護和保養(yǎng)理念，從細節(jié)入手，加強人員安全防范意識，不斷提高機械設(shè)備的管理和診斷技術(shù)，提高運行機制和工作效率，讓企業(yè)故障分析控制系統(tǒng)正確和高效的運行，有質(zhì)量的發(fā)展。管理故障分析監(jiān)測設(shè)備的工作人員要有合理的工作意識，以日常檢查和維護更新機械設(shè)備為主要工作任務(wù)，把所有設(shè)備檢查作為核心內(nèi)容，加強防范，及時發(fā)現(xiàn)問題并努力尋求辦法解決，切實可行的提高工作效率，保證故障分析的工作能正常運行以及設(shè)備系統(tǒng)的完善性，加大模糊理論的利用成果。

3.2 有效加入模糊理論的科技模式――加強科技化的機械設(shè)備故障診斷過程

機械設(shè)備故障探究的專業(yè)技術(shù)人員要注重遠程診斷中心技術(shù)，因為診斷中心是整個機械設(shè)備管理工作在線監(jiān)測和維修控制系統(tǒng)的重要組成部分，由主數(shù)據(jù)的服務(wù)器、數(shù)據(jù)傳播管理層、Web服務(wù)器等設(shè)備相結(jié)合，在整個機械設(shè)備故障分析系統(tǒng)運行過程中，能起到至關(guān)重要的作用。機械設(shè)備的工作人員要有合理的工作意識，以日常檢查和維護更新設(shè)備為主要工作任務(wù)，把企業(yè)的設(shè)備檢查作為核心內(nèi)容，加強防范，及時發(fā)現(xiàn)問題并努力尋求辦法解決，切實可行的提高工作效率。檢測技術(shù)人員需要結(jié)合當代的最新科技力量，注重檢修工作和設(shè)備使用安全計劃，有效融合模糊理論的運行規(guī)律，才能保證機械設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)和狀態(tài)維修工作高效率和高質(zhì)量的進行。在工作時，技術(shù)人員要按照流程圖嚴密的進行設(shè)備故障分析，在進行故障分析時不僅要掌握工作流程，還要不斷完善設(shè)備工作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，保證故障分析等高新技術(shù)的運行模式，優(yōu)化在線監(jiān)測技術(shù)方法，強化機械設(shè)備維修進程，最終將機械設(shè)備故障分析的相關(guān)數(shù)據(jù)嚴密的展現(xiàn)出來。

在模糊理論下對機械設(shè)備進行工作時，需要聘請專業(yè)的技術(shù)人員監(jiān)測設(shè)備的使用狀態(tài)，以防出現(xiàn)工作漏洞，帶來不必要的損失，機械設(shè)備的管理人員要做好企業(yè)整體的管理運行機制，制定完整的工作計劃和運行方案，以便工作人員各行其職，在瀏覽相關(guān)Web網(wǎng)站時，可以結(jié)合Active X技術(shù)來實現(xiàn)信息的處理和采集，對設(shè)備進行遠程的調(diào)控和管理，并深入分析，保證設(shè)備狀態(tài)、分析工具、知識庫都能高效運作。而且，機械設(shè)備的狀態(tài)維修組要注重數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和分析、狀態(tài)監(jiān)測、實地考察、遠程診斷等工作程序的有序執(zhí)行，工作人員應(yīng)該充分了解當代設(shè)備故障分析的現(xiàn)存問題，有效規(guī)劃工作問題的管理方案，掌握原則性問題，找到適合的解決途徑，對總部收集到的可靠數(shù)據(jù)和有效信息都要進行核對和檢查，并且對相應(yīng)設(shè)備電流、電壓、傳輸介質(zhì)的耗損等進行嚴格的檢查和處理，避免出現(xiàn)工作漏洞。

3.3 全面了解模糊理論的發(fā)展歷程――分析實質(zhì)化的機械設(shè)備故障診斷來源

社會在不斷進步，科技也在迅猛發(fā)展，人們的生活水平和生活質(zhì)量也越來越高，設(shè)備機械故障分析企業(yè)的工作人員要注重設(shè)備管理和故障監(jiān)測技術(shù)的實施理念，完善設(shè)備使用方法，并按照嚴格的標準對數(shù)據(jù)進行信息分析和完善，將數(shù)據(jù)制作成相對應(yīng)的表格、圖像等，以便診斷工作能有效和長期的進行。機械設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)和狀態(tài)維修的過程中，相關(guān)的技術(shù)人員可以采用VPN等高新技術(shù)的工作結(jié)構(gòu)對諸多電器設(shè)備進行監(jiān)測，以保證工作正常和可靠的運行，工作人員要具有較高的科學文化素質(zhì)和心理素質(zhì)，才能應(yīng)對緊急情況，再遇到危險或者難以解決的問題時能臨危不亂，高度集中思想，找到有效和合理的解決方案，制定解決措施，完善運行機制，防止意外事故的發(fā)生。設(shè)備管理者要不斷強化電氣設(shè)備的更新技術(shù)，保證故障分析運行機制，在檢查各種器械和設(shè)施工作質(zhì)量的過程中，要認真負責，耐心細心，不放過和疏漏任何一個細小的細節(jié)，因為模糊理論強調(diào)，一旦錯過一個小步驟，都有可能造成整體性的失誤，帶來不可避免的損失，所以引導者要加強人員的調(diào)控機制，合理分工和調(diào)配，讓每個人都認真負責，各任其職。此外，在利用網(wǎng)絡(luò)信息進行設(shè)備故障診斷時，可以分析好機組的運行控制系統(tǒng)，加強對于設(shè)備的控制了解。在特殊情況下，還可以使用“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“高級程序設(shè)計語言C”等編程軟件對機械設(shè)備的診斷過程加密和維護，提高企業(yè)的安全度和可靠度。

此外，機械設(shè)備研究管理企業(yè)要知道，系統(tǒng)的節(jié)能科技是我國各大商家共同關(guān)注和建立的節(jié)約型企業(yè)，人們的生活水平、科技產(chǎn)品的創(chuàng)造、循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展等都離不開模糊理論下的機械設(shè)備故障診斷監(jiān)測技術(shù)和狀態(tài)維修工作，設(shè)備管理操控人員需要具備高要求的科學素質(zhì)和管理能力，才能做好管理和調(diào)控工作，有效的對設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)進行管理，加強機械設(shè)備的安全監(jiān)督機制和工作內(nèi)容，保證運行機制能順暢且高效。工作人員和科研人員在工作時要注意及時記錄工作信息，留下數(shù)據(jù)，以便機械設(shè)備監(jiān)測技術(shù)能順利進行。設(shè)備故障分析企業(yè)的領(lǐng)導者要知道，想要構(gòu)建高效性模糊理論機械設(shè)備故障分析系統(tǒng)，最重要的是企業(yè)的團結(jié)性。強大的心理素質(zhì)對于一個人的行為處事是非常重要的，能影響人的思維能力和判斷能力，避免錯誤信息，找到有效的方法，而人的行為意識和心理素質(zhì)有直接的關(guān)系，所以引導者要團結(jié)內(nèi)部工作人員，經(jīng)常組織心理教育活動，加強內(nèi)部人員的工作心理溝通和交流，對機械設(shè)備的故障分析工作的運行流程和設(shè)備工作管理措施進行有效的宣傳和教育，組織教育活動，提高工作人員素質(zhì)，做好雙重保障，萬無一失，做好筆記，方便備份和傳輸，并及r查閱和瀏覽，對機械設(shè)備的故障問題進行合理的分析和處理，才能構(gòu)造多元化，科技化，實質(zhì)化的機械設(shè)備故障分析監(jiān)測運行系統(tǒng)，全面發(fā)展，高效運行。

4 結(jié)束語

總而言之，機械設(shè)備的故障診斷技術(shù)自從工業(yè)革命以來就普遍存在于人們的日常生活和諸多工業(yè)生產(chǎn)中，相關(guān)的技術(shù)人員一定要不斷加強生活化的機械設(shè)備故障分析內(nèi)容，有效的結(jié)合當代的科技力量，融入模糊理論的研究特點，不斷適應(yīng)機械設(shè)備的故障分析技巧和優(yōu)缺點，做一些實質(zhì)性的分析和探究，加強工業(yè)的開發(fā)和實施力度，進一步完善機械設(shè)備的故障管理和分析過程。

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篇6

【關(guān)鍵詞】機械；智能診斷；設(shè)備故障

近幾年來，為了適應(yīng)更加高要求的運作，機械設(shè)備的功能變得非常強大，與此同時，其結(jié)構(gòu)也更加的復雜。機械的不同部分之間聯(lián)系更加緊密，只要一個部分出現(xiàn)問題，整個機器都將停止運作，甚至會發(fā)生破壞性更大的連鎖反應(yīng)。而使用常規(guī)的診斷方法需要較長的時間，甚至都無處下手或造成人員傷亡。所以現(xiàn)在人們都在追求人工智能診斷方法，利用軟件和計算機技術(shù)，將診斷的過程系統(tǒng)化，從而達到診斷的快速性和準確性。本文就根據(jù)目前已有的一些人工智能方法簡要做些分析，并探討智能診斷方法的發(fā)展前景。

1.主要智能診斷方法

1.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法是根據(jù)生物神經(jīng)學方面的研究成果而提出的一個人工智能方面的概念，其主要含義是對人腦中神經(jīng)結(jié)構(gòu)和行為進行類似模擬[1]。因為該法是高度并行的，所以在對故障的處理中速度極快，并且能夠根據(jù)環(huán)境自動辨識，以線性的方法處理問題。

其基本原理為機發(fā)生故障的機器通過震動發(fā)出不同狀態(tài)的信號，然后該信號被神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別，通過對應(yīng)特征的選擇以及公式模型的套用，找出對于故障中反映最強烈最敏感的信號，然后將其作為一個輸入向量，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中建立故障模式樣本，對網(wǎng)絡(luò)進行長期訓練，排除其中影響準確性的因素；在確定訓練結(jié)束后，將每一個重新輸入的信息進行分類整理，網(wǎng)絡(luò)會根據(jù)所輸入的信息迅速判斷，并給出分類的結(jié)果，最后進行自我診斷。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的主要優(yōu)點在于其具有自動學習、聯(lián)想、記憶和推測的功能；該方法是分布處理的，同時有并行處理復雜問題的強大功能；其非線性的映射很強，可以處理多故障的問題；其有能夠進行多種因素預(yù)報的能力且其預(yù)測準確度非常高。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的主要缺點為：算法相當復雜，需要預(yù)測的模型有一部分是無法用公式表達出來的；在訓練的過程中需要樣本數(shù)量較大，并且當樣本不足時，診斷的效果會大打折扣；應(yīng)用之前所需訓練的時間過長。

1.2專家系統(tǒng)診斷法

當機械系統(tǒng)比較難以用數(shù)學模型來建立或者沒有較為精確的數(shù)學模型時，我們可以使用專家系統(tǒng)診斷法。該種診斷的方法主要有三個不同的階段，從第一代中基于淺知識的智能診斷到第二代中基于深知識的專家診斷，以及最近的將二者結(jié)合起來的復合式故障診斷系統(tǒng)[2]。

1.2.1基于淺知識

淺知識主要是指經(jīng)驗知識，不是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或者在行為過程中產(chǎn)生的知識。該種診斷法以專家的經(jīng)驗知識為基礎(chǔ)，在演繹推理后得出診斷的最終結(jié)果，為故障原因得出一個最佳的解釋?；跍\知識的專家診斷系統(tǒng)主要運用到兩類知識，其一為機械設(shè)備故障導致各種征兆的因果知識；其二為能夠反映因果關(guān)系的可能性數(shù)值知識。主要的缺點就是診斷對象數(shù)量以及復雜性逐漸增多時，基于淺知識的故障智能專家系統(tǒng)會出現(xiàn)知識不太完備以及依賴性太強。

1.2.2基于深知識

深知識主要是指一些模型的知識包括機械系統(tǒng)中存在的結(jié)構(gòu)、功能、過程或者是因果關(guān)系的模型。該種方法主要通過診斷對實際輸出和預(yù)計輸出之間的偏差值用第一定律知識以及一定的算法過程找出潛在的故障源。該種方法獲取數(shù)據(jù)較為方便，且形成的知識庫會比較一致和完備；但是該法所需搜索的空間過大，且推理的過程不是非常簡便和快速。

1.2.3復合式

復合式的診斷專家系統(tǒng)就是將淺知識和深知識兩者有效的結(jié)合起來。前一部分運用淺知識診斷法，推理出產(chǎn)生故障的可能原因和位置，其后再運用深知識診斷系統(tǒng)去做進一步的確認和解釋。兩種方法之間的銜接我們采用一種相互照應(yīng)的方式，將淺知識中的假設(shè)對象和深知識中推理點一一對應(yīng)起來。所以該種方法將故障的解決過程更加優(yōu)化，也使得解決的方法更加快速和方便。它適合人類的思維，且修改較為方便；但是其缺點在于建立知識庫比較麻煩，缺少主動學習的能力。

1.3遠程分布式智能診斷法

遠程分布式法主要是將故障的診斷和目前的網(wǎng)絡(luò)即時通訊結(jié)合在一起[3]。主要有兩種診斷系統(tǒng)運行的方式，其一為實時監(jiān)控的診斷，另一種為電子信函的會診。第一種就是將機械故障的實際情況通過視頻等通訊工具傳給并不在現(xiàn)場的專家們，讓他們根據(jù)自己的經(jīng)驗將采集到的信號進行相關(guān)專業(yè)的處理，并通過通訊工具和其他專家進行相互的交流與探討，形成一種網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的會議形式，共同研究出一個最優(yōu)的處理方案。其主要缺點在于，信號的采集可能會有些偏差，并且要協(xié)調(diào)好各位專家同時在線的時間也是比較麻煩的。第二種就是通過現(xiàn)場檢測人員將數(shù)據(jù)進行采集與整理，然后把所有的相關(guān)數(shù)據(jù)全部以信函的方式傳給有關(guān)專家，當專家做好分析之后，再用電子信函的方式傳回給現(xiàn)場，現(xiàn)場進行下一步的處理。這一種方法把系統(tǒng)中的資源與實際專家的經(jīng)驗有效的利用起來，為設(shè)備的故障處理與維護提供了方便有效的遠程服務(wù)，對生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性有了極大的保證。

2.智能診斷方法前景分析

由于目前設(shè)備故障診斷的技術(shù)已經(jīng)和非線性原理、傳感技術(shù)、信號處理技術(shù)相融合，智能診斷的方法正在不斷的完善和科技化。其發(fā)展的趨勢大概如下[4]：多種知識以及各種方法相結(jié)合；相關(guān)原理知識與實際的經(jīng)驗知識更加緊密融合；診斷系統(tǒng)的能力越來越接近人類專家；專家系統(tǒng)診斷法會與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法在診斷過程中融合；大量的虛擬技術(shù)將會得到重用；數(shù)據(jù)庫的技術(shù)和人工智能技術(shù)會相互結(jié)合……

總之，智能診斷機械設(shè)備故障的趨勢就是將各種不同的智能技術(shù)進行有效的結(jié)合起來，形成一種功能強大的混合診斷系統(tǒng)。但是在智能化處理的趨勢下，仍然有一些問題是需要我們迫切去解決和研究的，所以在以后，我們要不斷的新的技術(shù)，前沿的學科方法運用到機械故障解決中去，用新的思維和新的方法從實際的應(yīng)用提出新的問題，并加以解決和完善，將智能話診斷機械設(shè)備提升到理論方法一致的高度之上。

【參考文獻】

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關(guān)鍵詞：機械設(shè)備維修保養(yǎng)；問題診斷；問題分析

機械零件總是承擔著重要的任務(wù)，工作期間持續(xù)不斷的運轉(zhuǎn)往往容易出現(xiàn)各種各樣的問題。然而機械設(shè)備的成本造價大多非常昂貴，不能因為一出故障或者發(fā)生損壞就馬上更換，所以對機械的維護和維修管理就十分重要。正確的診斷技術(shù)和過硬的專業(yè)知識還有維修能力十分重要，可以延長機器的使用年限，并且可以提高機械的安全性能。在現(xiàn)代飛速發(fā)展的社會背景下，學會維修和保養(yǎng)機械也是一門非常熱門的專業(yè)，有著很大的市場需求。

1機械維修的理論基礎(chǔ)

（1）機械故障，即為機械喪失了原本設(shè)計規(guī)定的工作能力。常見的機械故障可以分為以下幾大類：一是漸漸發(fā)生的故障，可能是機器磨損也可能是長期的保養(yǎng)不到位最終導致的故障種類，這種稱為漸發(fā)性故障；二是突然發(fā)生的機械故障，可能是外力突然導致的機械停止運轉(zhuǎn)，也可能是電壓不穩(wěn)導致的機器出現(xiàn)問題，這種稱為突發(fā)性故障；第三種是復合型機械故障，這種故障的發(fā)生原因比較復雜，可能是機械本身維修就不到位，正好碰上電壓不穩(wěn)或者外力突然作用，也可能是機器本身長期磨損年久失修正好碰到突發(fā)性事故導致的，所以故障原因比較復雜比較難以判斷出故障位置，這就是維修的重點和難點。（2）機械故障發(fā)生的規(guī)律，可以將機器問題分為已發(fā)生的故障和潛在問題。已經(jīng)發(fā)生的問題是不可逆的，但是我們可以經(jīng)常對機器進行檢修排查發(fā)現(xiàn)潛在問題，這樣才可以將損失降到最低。對故障進行解剖分析就是將發(fā)生原因查出來，下次對機器這方面的關(guān)注多一點，防患于未然，在問題將要發(fā)生之前就將它解決，減少甚至杜絕機械故障的產(chǎn)生，保證了設(shè)備和人員的安全。

2機械故障的原因及表現(xiàn)

（1）機械發(fā)生故障其中一點原因就是不能承受規(guī)定的壓力，因此在超過規(guī)定荷載時機械不能正常的進行運轉(zhuǎn)，進而對其他相鄰的零件也產(chǎn)生影響，使機器不能正常使用。其中一種是彈性形變失效導致的，故障導致的零件變形量超出了其能承受的彈性范圍，所以導致零件彈性形變能力喪失，主要體現(xiàn)在桿類，柱類，軸承等類型的零件。（2）零件塑性形變失效，就是荷載太大超過了其零件的屈服強度的最大值，這時發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的塑性變形。塑性變形導致的因素有很多種，其中一種是因為材料本身的質(zhì)量有缺陷，或者本身機械設(shè)計就有缺陷加之使用不當最終就會導致機械的使用故障。特別是熱力處理不當，散熱不及時或者設(shè)計不合理導致摩擦力過大導致機器出現(xiàn)問題。（3）導致機械故障的原因就是曲性形變導致的機器零件出現(xiàn)問題，這種問題的產(chǎn)生十分復雜，可能是因為外力作用，也可能是機械本身設(shè)計就有缺陷，這種問題是機械維修的難點所在，還需要科研人員以及維修人員共同合作克服這種問題。（4）最后一種就是機器零件的磨損導致的機械發(fā)生故障。就比如汽車，如果汽車長期處于剎車狀態(tài)或者下坡狀態(tài)時，剎車片就會持續(xù)與車輪直接進行接觸，導致長時間的摩擦，長期處于緊張狀態(tài)的零件溫度很高，十分脆弱，如果不慎受到外力沖擊很容易發(fā)生事故。針對這種問題的發(fā)生得出以下幾種解決方法：第一種，購買符合國家規(guī)定的產(chǎn)品零件，這樣通過重重把關(guān)出現(xiàn)事故的幾率大大減小。第二種，盡量保證機器零件長期處于的狀態(tài)，這樣才能降低零件之間的摩擦力，最大程度地保護機器零件。選用合適的產(chǎn)品也十分重要。第三種，提前采取多方面的處理，比如在表面涂上防摩擦漆，或者在零件表面涂上化學試劑進行防氧化處理，可以延長零件的使用壽命。第四種就是對機器進行正確使用方法的學習，在使用機器的時候盡量符合出廠設(shè)計規(guī)定，使機器在最舒適的環(huán)境中工作，這樣才能使機器工作的壽命最長。

3機械故障的診斷

在我們對機械進行檢查檢測的同時是需要相應(yīng)的儀器或者診斷工具進行配合的。但是現(xiàn)代化的機械設(shè)計的時候大多順應(yīng)時代的發(fā)展，大多都會將自動化的檢測系統(tǒng)與機械本身配套設(shè)計，所以在出廠的時候就已經(jīng)配備了成套的智能化檢測系統(tǒng)。儀器在出現(xiàn)故障的時候自身系統(tǒng)就提前檢查出某個零件出現(xiàn)了問題。當儀器發(fā)生問題時會提醒技術(shù)人員故障產(chǎn)生的位置，即使沒有檢測出位置也會提醒相關(guān)人員出現(xiàn)了問題，人員只要根據(jù)提示進行檢修即可。這種情況基本是不使用很多人力的情況下就可以將問題解決，實現(xiàn)了機械自動化運維管理的設(shè)計理念。當然這也是我們希望的發(fā)展方向。對于主要零件關(guān)鍵部位的監(jiān)控要重視，由于整個系統(tǒng)在檢測出出問題的位置時會主動將全部生產(chǎn)線都暫停，并且會提醒技術(shù)人員對故障部位進行維修。雖然這種方法十分方便但是整個生產(chǎn)線的停止運轉(zhuǎn)對企業(yè)的效益產(chǎn)生重大影響，會給企業(yè)造成重大損失。所以建議機器進行在線自檢，這樣就可以縮短從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題的時間。計算機在線進行檢測靈敏度很高，而且發(fā)現(xiàn)問題的位置準確，但是唯一的缺點就是需要全天在線，成本比較高。對重要的機器零件的檢測十分費事，也會造成大面積停產(chǎn)，所以建議企業(yè)使用一般的在線檢測系統(tǒng)，也就是相隔固定時間間隔的時候?qū)C器進行一次檢測，相對于實時在線的檢測系統(tǒng)雖然沒能那么及時的可以發(fā)現(xiàn)問題但是相對于一般的檢測系統(tǒng)已經(jīng)十分可靠，并且在線時間也沒有那么長，節(jié)約了總成本。而對于一般的系統(tǒng)離線式檢測方法或者可以隨身攜帶的檢測儀器更為適合企業(yè)使用，這樣既可以節(jié)省人力的支出還可以降低儀器購入的成本，性價比相對于其他幾個來說是最高的。

4機械設(shè)備的維修保養(yǎng)措施

（1）做好主要零件設(shè)備的定時檢測，由于主要設(shè)備是整個機器的重點使用部分，所以危險性一般較大，所以對其進行定時檢測可以減少事故的發(fā)生比率。減少對機械設(shè)備以及社會財產(chǎn)安全的損失。就汽車保養(yǎng)而言，汽車的保養(yǎng)是一項技術(shù)水平較高較為復雜的工作，單靠司機本人很難完成。所以就需要到固定的維修地點進行檢修。（2）主要的維修內(nèi)容有：各種液體的添加，比如液，防凍液等等；車輛地盤的檢修，各種受力螺栓按時換新，各種軸承的以及螺栓的情況一定要定時檢查緊固。剎車制動系統(tǒng)的檢修也十分重要，這是人身安全保障的第一道屏障也是最重要的一個部分，平時要定時更換剎車片，并且要對剎車系統(tǒng)進行檢修。還有一點就是輪胎，輪胎是直接與外界接觸的地方，會隨著外界溫度、地形的改變而直接影響汽車行駛的安全性，所以一定要定時對輪胎進行檢查，比如輪胎磨損的異常情況、輪胎的老化程度、有沒有直接的損傷等等。必要的時候要對輪胎進行更換。還有一點人們經(jīng)常忘記，就是電器的檢查，全車的燈光系統(tǒng)，音響系統(tǒng)還有防盜系統(tǒng)都十分重要，必要時候要及時換新。

5結(jié)束語

綜上所述，在日常的生產(chǎn)生活中，不能僅追求利益而忽視了生產(chǎn)機械的日常清潔維修與保養(yǎng)。提高對機械零件的檢查力度，以及平時的保養(yǎng)次數(shù)，是對企業(yè)的生產(chǎn)量以及經(jīng)濟利益的保障，也是對機械技術(shù)人員的人身安全的關(guān)心，更是對生命，對社會的一種尊重。對器械日常的保養(yǎng)與維護是生產(chǎn)生活中很重要的一部分，所以我們應(yīng)該不斷提高對機械的檢測技術(shù)，調(diào)整工作現(xiàn)場機械管理的方式方法，提高技術(shù)人員的素質(zhì)，有問題了可以及時發(fā)現(xiàn)，最大限度的延長機械的使用壽命，避免意外帶來的其他不必要的開銷，保證人們可以獲得最大的利益。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：大型機械設(shè)備；日常維修；故障診斷

0.引言

工業(yè)行業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)企業(yè)大型機械設(shè)備的投入使用越來越多，大型機械設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)過程中的地位也越來越加重要，其安全、穩(wěn)定、可靠的運行對保障工業(yè)企業(yè)的安全穩(wěn)定的發(fā)展具有十分重要的意義。在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中，大型機械設(shè)備出現(xiàn)故障將會導致生產(chǎn)過程出現(xiàn)中斷，進而造成工業(yè)企業(yè)巨大的經(jīng)濟損失。大型機械設(shè)備日常維修及故障診斷方法能有效預(yù)防和處理工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中機械設(shè)備出現(xiàn)的故障，并能增加機械設(shè)備的運作的可靠性，從而有效的保障工業(yè)企業(yè)的正常安全生產(chǎn)，促進工業(yè)企業(yè)的快速發(fā)展。

1. 大型機械設(shè)備日常維修的原則

1.1日常維修前的準備工作

在大型機械設(shè)備日常維修前需要做好一定的準備工作，以確保大型機械設(shè)備的順利維修。大型機械設(shè)備的技術(shù)維修人員要確保過硬維修技能，對出現(xiàn)的問題進行深入調(diào)查，能全面深入的了解大型機械設(shè)備的維修情況及保養(yǎng)情況，然后維修技術(shù)人員要準備好大型機械設(shè)備需要使用的維修工具，準確分析機械故障所存在的具體部位，并對機械故障處給予最優(yōu)良的維修方案進行維修，從而確保維修的順利完成，同時確保維修的質(zhì)量較高。

1.2日常維修手段的現(xiàn)代化

對于大型機械設(shè)備而言，日常維修手段對機械設(shè)備的質(zhì)量具有很大的影響，如果使用的維修方法不當，會縮短大型機械設(shè)備的使用壽命，甚至損害機械設(shè)備，因此，大型機械設(shè)備的維修盡量采用現(xiàn)代化的新技術(shù)[1]。維修技術(shù)人員要充分認識到現(xiàn)代化新技術(shù)對維修大型機械設(shè)備的重要性，并積極學習新的維修技術(shù)，進而科學合理對大型機械設(shè)備進行維修，保障大型機械設(shè)備維修的質(zhì)量。

1.3日常維修以預(yù)防為主

要保障大型機械設(shè)備在工業(yè)企業(yè)中的安全正常生產(chǎn)，大型機械設(shè)備的日常維修最重要的是預(yù)防故障的發(fā)生。維修技術(shù)人員在日常維修的過程中要嚴格按照維修的管理制度和安全防范制度進行規(guī)范維修，從而提前預(yù)防大型機械設(shè)備可能會出現(xiàn)的故障。另外，維修技術(shù)人員要注意防范火災(zāi)、爆炸或中毒等事故的發(fā)生，在大型機械設(shè)備日常維修過程中提高自身的安全意識，進而提高日常機械設(shè)備的維修質(zhì)量。

2. 大型機械設(shè)備日常維修類型

2.1大型機械設(shè)備定期常規(guī)檢查

工業(yè)企業(yè)要根據(jù)大型機械設(shè)備的特點進行定期常規(guī)檢查，從而能夠提前預(yù)防和維修大型機械設(shè)備，降低大型機械設(shè)備在企業(yè)生產(chǎn)運用過程中的故障發(fā)生率。工業(yè)企業(yè)在對大型機械設(shè)備進行常規(guī)的定期檢查時，還要結(jié)合工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)運用對機械設(shè)備的磨損情況進行綜合風險評估，并對大型機械設(shè)備制定進一步的維修方案，從而在大型機械設(shè)備在故障發(fā)生前進行預(yù)防，保障大型機械設(shè)備維修的高質(zhì)量，使機械設(shè)備在日常生產(chǎn)中能正常運作[2]。

2.2大型機械設(shè)備故障后的維修

大型機械設(shè)備故障后的維修主要是對機械設(shè)備具體故障部位進行維修，通常設(shè)備故障后的維修較容易實施，然而機械設(shè)備故鄉(xiāng)后的維修會使工業(yè)企業(yè)停止生產(chǎn)而進行維修，造成工業(yè)企業(yè)的重大經(jīng)濟損失，并且增加維修技術(shù)人員的安全風險。另外，故障后的維修通常只是維修故障部位，而機械設(shè)備的整體狀況不能做出整體的評估，通常只是指標而不治本，機械設(shè)備發(fā)生再次發(fā)生故障率較高，并且容易造成機械設(shè)備的質(zhì)量損壞，縮短機械設(shè)備的使用壽命[3]。因此，對于大型機械設(shè)備故障后的維修，要對故障部位及其周圍的零部件進行整體的故障檢查和維修，提高機械設(shè)備故障后的維修質(zhì)量。

2.3大型機械設(shè)備的日常保養(yǎng)

大型機械設(shè)備長期使用容易使機械設(shè)備零部件出現(xiàn)嚴重磨損，影響機械設(shè)備的正常穩(wěn)定可靠的運作，降低機械設(shè)備的工作效率。工業(yè)企業(yè)要對大型機械設(shè)備的使用年限、使用頻率普及故障情況等信息制定出機械設(shè)備的月保養(yǎng)計劃及年保養(yǎng)計劃，并落實機械設(shè)備的保養(yǎng)管理制度，加大機械設(shè)備保養(yǎng)管理力度，保障機械設(shè)備嚴格按照工業(yè)企業(yè)制定的保養(yǎng)規(guī)章制度進行保養(yǎng)，同時監(jiān)督人員要定期對機械設(shè)備的保養(yǎng)情況進行檢查，并做好檢查記錄，從而加強大型機械設(shè)備的日常保養(yǎng)，提高機械設(shè)備使用壽命，保障機械設(shè)備正常穩(wěn)定的運行。

3. 大型機械設(shè)備故障診斷方法

3.1無損檢測故障診斷方法

無損檢測故障診斷方法是利用物質(zhì)的某種物體特性進行故障診斷，在無損檢測過程中機械設(shè)備不會出現(xiàn)任何損壞，而機械設(shè)備出現(xiàn)故障的部位會產(chǎn)生一定變化，進而確定故障診斷部位[4]。無損檢測故障診斷方法主要采用射線技術(shù)、磁力技術(shù)或超聲探傷技術(shù)等，其不僅能對機械設(shè)備進行無損傷檢測，保障機械設(shè)備的正常穩(wěn)定運作，從而降低工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟損失，而且能提高工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和工藝，提高工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟效益，并且無損檢測故障診斷方法的成本較低，因此，無損檢測故障診斷方法在大型機械設(shè)備故障診斷中運用較為廣泛。

3.2油膜分析故障診斷方法

油膜分析故障診斷方法是利用光譜分析或鐵譜分析對機械設(shè)備的故障進行診斷。油膜分析故障診斷方法具有一定的缺陷，其對機械設(shè)備零部件的磨損情況具有較好的診斷，而不太適用于其它故障的診斷，并且油膜故障診斷方法需要診斷的時間較長，影響機械設(shè)備恢復正常穩(wěn)定運作的時間，進而影響工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)運作，造成工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟損失。另外，油膜分析故障診斷方法只能在實驗室進行操作，故障診斷結(jié)果容易受到技術(shù)人員的操作影響，因此，油膜分析故障診斷方法通常運用于液壓系統(tǒng)或系統(tǒng)中。

3.3溫度檢測故障診斷方法

溫度檢測故障診斷方法主要是利用機械設(shè)備的溫度參數(shù)對機械設(shè)備進行故障診斷的方法，通常分為接觸式溫度檢測技術(shù)和非接觸式溫度檢測技術(shù)[5]。接觸式溫度檢測技術(shù)是運用于連續(xù)檢測或技術(shù)人員觀察不到的故障部位進行檢測，比如，軸承的溫度檢測。非接觸式溫度檢測技術(shù)是運用于故障部分不安全或技術(shù)人員不容易接觸到的故障部位進行檢測，比如，高壓電器接點的溫度。溫度檢測故障診斷方法操作簡便，診斷結(jié)果清楚明確，不僅能對機械故障進行準確的診斷，更能提高技術(shù)人員操作的安全性，保障工業(yè)企業(yè)人員生命財產(chǎn)安全。

4. 結(jié)束語

隨著工業(yè)行業(yè)的迅速發(fā)展，大型機械設(shè)備在工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)過程中占據(jù)著重要地位，其正常安全、穩(wěn)定、可靠的生產(chǎn)運作對企業(yè)的發(fā)展具有重要的意義，而大型機械設(shè)備的日常維修及故障診斷方法通過定期常規(guī)檢查能及時發(fā)現(xiàn)機械設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，并給予及時的防護，從而保障大型機械設(shè)備長期穩(wěn)定的使用，對于故障發(fā)生后，對機械設(shè)備故障部位結(jié)合整體故障評估，以提高故障維修質(zhì)量，同時加強大型機械設(shè)備的日常保養(yǎng)，從而延長機械設(shè)備的使用壽命，保障機械設(shè)備的正常安全運行，進而保障工業(yè)企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

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[3]姚文磊. 煤礦機械設(shè)備的使用維修和故障診斷[J]. 河南科技，2013，12（14）：99-100.

篇9

【關(guān)鍵詞】掃地機器人 無線充電 磁耦合諧振式 PID控制 AM調(diào)制解調(diào)通信

近年來，隨著機器人技術(shù)的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化，掃地機器人越來越受到人們的青睞，走進千家萬戶。目前大部分的掃地機器人采用可充電的電池來維持自身供電且使用接觸性（有線）充電方式，一旦電能耗盡，需要采用人工干預(yù)的方式進行能量補充，這種非自主性的行為不僅嚴重阻礙了掃地機器人的智能化。而且采用接觸性的充電方式需要對插頭進行反復插拔，造成機械磨損，時間久了會造成接觸不良，影響到電氣設(shè)備的壽命。因此，設(shè)計一種自動、非接觸性充電方式對掃地機器人進行能量補充具有很大的意義。

無線能量傳輸技術(shù)根據(jù)傳輸原理的不同可分為3類：基于電磁感應(yīng)耦合方式的近距離無線電能傳輸、基于磁耦合諧振方式的中等距離無線電能傳輸和基于電磁波（微波）方式的長距離無線電能傳輸。根據(jù)分析比較并結(jié)合掃地機器人的工作特性，采用磁耦合諧振方式對掃地機器人進行無線充電。磁耦合諧振無線能量傳輸通過磁場的近場耦合，使發(fā)射線圈和接收線圈發(fā)生共振來實現(xiàn)能量傳輸。一般情況下，兩個有一定距離的線圈相互之間是弱耦合，但若兩者具有相同的諧振頻率，則會產(chǎn)生電磁諧振，構(gòu)成一個電磁諧振系統(tǒng)，產(chǎn)生更大的能量傳輸。該技術(shù)與電磁感應(yīng)耦合傳輸方式相比，其能量傳輸距離更遠（理論上可以達到幾十厘米以上至幾米），與微波式能量傳輸相比，其傳輸效率更高，不會產(chǎn)生輻射、干擾等潛在問題。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

如圖1掃地機器人無線充電系統(tǒng)原理框圖所示，該系統(tǒng)主要由功率發(fā)射單元PTU（Power Transmitting Unit）、功率接收單元PRU（Power Receiving Unit）組成。如圖1 掃地機器人無線充電系統(tǒng)原理框圖所示，PTU主要由主控芯片、高頻逆變電路、驅(qū)動板、輔助供電電路、采樣電路、通信解調(diào)電路構(gòu)成。高頻逆變電路，采用4個半橋構(gòu)成兩個全橋進行驅(qū)動，用于將低壓直流轉(zhuǎn)化為高頻交流；采樣電路用于采集輸入電壓、線圈電壓、線圈電流、溫度信號。輔助電路提供3.3V的控制電壓以及12V的驅(qū)動電壓；解調(diào)電路用于解調(diào)PRU發(fā)送的信息并將其反饋給主控芯片。PRU主要由高頻整流電路、濾波電路、DC/DC穩(wěn)壓電路、采樣電路組成。高頻整流將耦合得到的交流高頻信號轉(zhuǎn)化為直流，再通過濾波電路產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電壓，通過DC-DC穩(wěn)壓得到24V的輸出電壓。PTU通過PRU發(fā)送的參數(shù)信息（整流電壓、次級線圈電流、控制信號等）以及檢測初級線圈上的反饋信息做出決策，PTU通過改變PWM波頻率和占空比的方式對輸出功率進行調(diào)節(jié)。PRU通過定時采集接收端的整流電壓、輸出電流等信息向PTU反饋以調(diào)節(jié)PTU輸出功率。

2 基于AM的調(diào)制解調(diào)模塊設(shè)計

該系統(tǒng)采用反向散射的機制實現(xiàn)發(fā)射端和接收端的通信。PRU通過調(diào)節(jié)從PTU拾取的能量對信息進行編碼，PRU拾取的能量變化會引起PTU端線圈電流幅值的變化，PTU通過檢測發(fā)射線圈的電流幅值變化來解調(diào)信號。

2.1 PRU調(diào)制硬件電路設(shè)計

通信的性能對無線充電系統(tǒng)響應(yīng)速度以及安全可靠性起著決定性的作用。由于無線充電系統(tǒng)發(fā)射和接收部分分離，因此通信必須準確快速，系統(tǒng)才能根據(jù)負載端的變化及時做出響應(yīng)。本系統(tǒng)采用二進制振幅鍵控Amplitude shift keying （ASK） 的方式進行信號調(diào)制，。PRU通過主控芯片（PIC16F1508）輸出2KHz的調(diào)制信號。硬件部分采用電容調(diào)制的方法對信號進行幅值調(diào)制，即通過改變接收端并聯(lián)電容使諧振曲線發(fā)生偏移，從而改變發(fā)射線圈電流幅值。PTU通信調(diào)制電路如圖2所示，在接收端整流電路的交流側(cè)并聯(lián)兩個電容，兩個電容各與一個開關(guān)管串聯(lián)，芯片輸出的調(diào)制信號通過高低電平控制開關(guān)管的狀態(tài)，完成信號調(diào)制，該調(diào)制信號加載到載波信號。接著將已調(diào)信號通過接收線圈耦合到發(fā)射線圈。如圖3PRU調(diào)制信號與已調(diào)波形所示：位于上方藍色標簽2為調(diào)制信號波形，位于下方紅色標簽3為已調(diào)信號波形。

2.2 PTU解調(diào)電硬件路設(shè)計

發(fā)射端通過解調(diào)電路解調(diào)出調(diào)制信號，如圖4通信解調(diào)硬件電路所示：PTU從發(fā)射線圈獲取已調(diào)信號（線圈電壓），首先通過降壓電路對已調(diào)信號進行降壓處理，緊接著通過二級管、直流濾波器整流得到0-2V的直流信號，該信號通過低通濾波器從130KHz～200KHz的高頻載波得到2KHz的調(diào)制信號，最后通過比較器得到0～3.3V的調(diào)制信號，如圖5PTU初級線圈端耦合信號與解調(diào)信號所示，位于上方紅色標簽3為PTU初級線圈端耦合信號，位于下方黃色標簽1為經(jīng)過解調(diào)電路后的解調(diào)信號，該解調(diào)信號提供給主控芯片PIC進行解碼處理。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

為了提高掃地機器人無線充電系統(tǒng)的兼容性和擴展性，按照Qi標準進行系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。PTU主要負責信號解調(diào)、控制算法、功率調(diào)節(jié)、故障處理等工作，采用的主控芯片需要具備較強的數(shù)據(jù)處理能力以及高實時性要求。經(jīng)過綜合性考慮，采用Microchip的dsPIC33EP16GS202，該處理器主頻70MHz，PWM模塊倍頻高達960MHz，對于200KHz的PWM波，可以精確到10Hz的步進，滿足系統(tǒng)的調(diào)頻精確度要求；2個12位的獨立的SAR ADC核和一個共享的 SAR ADC 核，3.25MHz的轉(zhuǎn)換速率可以滿足采樣的實時要求，對過壓、過流等故障情況及時做出處理；利用dsPIC33EP16GS202芯片的CCP的捕獲比較單元，實現(xiàn)信號的軟件解碼，通過使能上升沿和下降沿捕獲中斷，計算信號的高、低電平持續(xù)時間及500us周期內(nèi)的翻轉(zhuǎn)情況實現(xiàn)“0”和“1”的軟件解碼，進而獲得PRU發(fā)送的報文信息（一個報文包括報文頭、報文信息、報文校驗和）。PRU主要負責采集電壓、電流信號，并將這些信號進行編碼、封裝發(fā)送給PTU，因此對于芯片的要求不高，8位的MCU就可以滿足要求，現(xiàn)采用Microchip一款性價比高，20引腳封裝的8位的PIC16F1508單片機。圖6為PTU程序流程圖，圖7為PRU程序流程圖。該系統(tǒng)的工作流程如下所示：

3.1 緩啟自檢階段

該階段主要是通過比例調(diào)節(jié)PWM占空比進行緩啟動。在緩啟過程進行過壓、欠壓、過流檢測。當檢測到以上故障則退出啟動并點亮故障指示燈。

3.2 選擇PING階段

該階段即為PTU選擇、定位掃地機器人充電端（PRU）。PTU選擇PING的周期為500ms，占空比為10%。若此時充電區(qū)域內(nèi)有PRU，PRU通過線圈耦合會拾取到電能，該電能給PRU系統(tǒng)供電，PTU檢測整流電壓Vrect，當Vrect超過VrectLow時，PRU即向PTU發(fā)送開始充電報文（0x01，0x00 ，0x00，0x03）。

3.3 充電階段

PTU收到PRU發(fā)送的開始充電報文后，系統(tǒng)進入充電階段。該階段主要是進行功率調(diào)節(jié)。PRU每隔500ms會發(fā)送一個功率調(diào)節(jié)報文，該報文包括PRU的整流電壓Vrect和次級線圈的電流Icoil。PTU根據(jù)次級線圈電流計算PRU預(yù)期的整流電壓Vrect_target。根據(jù)實際整流電壓值和預(yù)期整流電壓值的誤差利用PID算法調(diào)節(jié)PWM波的頻率和占空比實現(xiàn)功率的調(diào)節(jié)。這里采用頻率調(diào)節(jié)為主，占空比調(diào)節(jié)為輔的算法。頻率調(diào)節(jié)的范圍在130KHz～200KHz，占空比調(diào)節(jié)范圍為10%～47%。

3.4 充電完成以及故障處理

當PRU檢測到充電完成，向PTU發(fā)送充電完成報文，PTU收到后關(guān)閉PWM模塊，結(jié)束功率輸出。PTU端的故障包括：過壓、過流、過溫、通信超時故障。對于過壓、過流、過溫故障采取立即關(guān)閉PWM模塊，停止功率輸出的措施。通信超時閾值為2秒，當通信超時，系統(tǒng)重新進入選擇PING階段。若PRU在充電過程中發(fā)生故障應(yīng)向PTU發(fā)送故障報告并嘗試自行修復。若無法自行修復則進入故障閉鎖狀態(tài)，關(guān)閉DC-DC停止向負載供電。

4 實驗研究與分析

如圖8所示為無線充電系統(tǒng)硬件實物圖，左一為PTU單元，能量的發(fā)射端，輸出功率。位于中間的為發(fā)射線圈和接收線圈，用紙片墊高間距為3CM，位于右側(cè)的是PRU單元，能量的接收端。該系統(tǒng)的線圈阻抗匹配采用固定電容補償，初級線圈和次級線圈的共振頻率均為100KHz，由于在共振點附近功率隨頻率的波動幅度較大，不利于頻率調(diào)節(jié)，所以選取其工作區(qū)域偏離共振點，經(jīng)過大量實驗證明，選取工作區(qū)域為130KHz～200KHz。在此范圍內(nèi)，輸出功率隨頻率增大而減小，且線性度比較高，穩(wěn)定性好。經(jīng)試驗證明，系統(tǒng)可以實現(xiàn)24W（24V，1A）的能量傳輸。在線圈間距3cm的情況下，充電效率在電子負載輸出電流在0.6A左右的時候最高，此時效率為85%，滿載的時候效率有所降低，但也可達到77%。

5 結(jié)語

設(shè)計基于磁耦合諧振式的無線能量傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)了對掃地機器人的非接觸式充電。采用基于PID控制算法的變頻及占空比控制策略，保證系統(tǒng)功率輸出在變載或者一定在水平和垂直位移內(nèi)保持恒定，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。利用AM調(diào)制解調(diào)載波通信方式實現(xiàn)PTU和PRU的之間通信，該通信不僅硬件電路簡單，成本低，而且通信速率可以符合系統(tǒng)的實時性要求。實驗測試表明，設(shè)計的掃地機器人可實現(xiàn)無人工干預(yù)環(huán)境下安全、可靠、高效率自動充電，具有很大的市場應(yīng)用前景。

參考文獻

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篇10

Abstract: The framework of the wall structure is also known as frame structure, it is suitable for vertical layout of the complex or flat, greater horizontal load for high-rise buildings. Framework of shear walls has a good cost performance, so it has a wide range of applications domestically. This paper discusses high-level framework for seismic design of shear wall structure and some views are given.

關(guān)鍵詞:高層;框架剪力墻結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計

Key words: high-rise;frame shear wall structure;seismic design

中圖分類號:TU22 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)30-0071-01

1改善框剪結(jié)構(gòu)的抗震性能

1.1 設(shè)置多道防線一個抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該由若干個延性較好的分體系組成,并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來協(xié)同工作。在發(fā)生地震時,建筑物自身內(nèi)部、外部贅余桿件吸收和消耗大量的地震能量,減輕地震災(zāi)害。

對于框剪結(jié)構(gòu)是延性框架和抗震墻兩個系統(tǒng)組成,具有兩道防線,一道是墻體,一道是框架。

1.2 加強框架的抗震性能①加強框架的角柱。角柱是連接縱橫框架的樞紐,要增加框架的空間整體性,就要加強角柱的抗剪性能。②沿周圈框架平面按K形支撐和X形支撐布置一定數(shù)量的鋼筋混凝土抗剪墻板或配筋砌塊抗剪墻板,能有效克服框架的剪力滯后現(xiàn)象,顯著提高框架的整體性和抗側(cè)剛度,減少結(jié)構(gòu)的整體側(cè)移,特別有利于減少層間側(cè)移。但這種結(jié)構(gòu)的延性較差,因此,可以在墻板上開十字形結(jié)構(gòu)豎縫,使之出現(xiàn)薄弱部位,形成延性耗能墻板。③設(shè)置偏交斜撐等贅余桿件,用彎曲耗能代替周邊耗能。

1.3 加強整體結(jié)構(gòu)的抗震性能①實行機構(gòu)控制,實現(xiàn)總體屈服機制。在結(jié)構(gòu)的特定位置設(shè)置一定數(shù)量的人工塑性鉸,對塑性鉸發(fā)生的區(qū)域,順序及塑性程度進行控制,使得結(jié)構(gòu)在強震下能形成最佳耗能機構(gòu)。在水平作用下,使水平構(gòu)件先于豎向構(gòu)件屈服,最后豎向構(gòu)件底部屈服。②使結(jié)構(gòu)的剛度和承載力相匹配。③使結(jié)構(gòu)的剛度和延性相匹配。

1.4 考慮填充墻變化的抗震包絡(luò)設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗表明,框剪結(jié)構(gòu)的填充墻數(shù)量在一定程度上是一個不確定的量,帶填充墻框剪結(jié)構(gòu)在不同層的數(shù)量變化而產(chǎn)生一定的變化。所以地震作用產(chǎn)生的層剪力本應(yīng)首先在框架與填充墻之間分配,但考慮到允許填充墻的位置在一定范圍內(nèi)變化,可以偏于安全地由框架及剪力墻承擔承擔全部地震剪力,按此方法計算設(shè)計的框剪結(jié)構(gòu)可在總體上包絡(luò)住由于填充墻數(shù)量和位置的變化二產(chǎn)生的地震內(nèi)力的變化。

1.5 裙房偏置的高層結(jié)構(gòu)地震扭轉(zhuǎn)控制主群偏置且相連的高層建筑結(jié)構(gòu)計算符合剛性樓蓋假定時可參照下列建議進行扭轉(zhuǎn)計算和抗扭控制。①宜采取小震計算控制和大中震抗震措施并重的原則,尤其不可忽視大中震時的抗扭構(gòu)造措施。②當扭轉(zhuǎn)位移比≥1.35時,雙向地震作用明顯,應(yīng)進行雙向地震作用計算。③宜在結(jié)構(gòu)平面上大致劃分出受扭敏感區(qū)和質(zhì)心區(qū),進行經(jīng)濟有效的抗扭計算控制。④受扭敏感區(qū)內(nèi)的豎向構(gòu)件在大中震下的扭矩不可忽視,且處于有扭矩作用的復雜受力狀態(tài)。其抗扭構(gòu)造除滿足規(guī)范要求外,宜按強扭弱彎采取適當增加抗扭構(gòu)造的措施。

1.6 剪力墻底部加強部位最小厚度的適當取值①剪力墻墻厚按層高確定,還受到軸壓比限制。②對一字形墻體穩(wěn)定性較差的特點,在沒有加厚墻體可能性的前提下,可采用一定的構(gòu)造措施,以滿足穩(wěn)定性的要求。

1.7 地震作用方向的合理運用①引入水平力與整體坐標夾角的目的,是為了滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要,驗算在不同方向下結(jié)構(gòu)的受力和變形情況,使結(jié)構(gòu)趨于安全。②沿著水平力的不同方向,建筑結(jié)構(gòu)會表現(xiàn)出不同的剛度性質(zhì),這就意味著相同的地震力沿著不同的方向作用于結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)反應(yīng)的劇烈程度也會不同,所以存在一個最不利地震作用方向(即結(jié)構(gòu)平面的主軸),使得結(jié)構(gòu)沿該方向的地震反應(yīng)最為劇烈。③對于包含斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu),不管地震作用沿哪個方向,都無法同時保證所有的構(gòu)件處于最大的內(nèi)力狀態(tài),所以抗震規(guī)范中規(guī)定,包含有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu),當相交角度大于15度時,應(yīng)分別計算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。④對于包含斜交構(gòu)件的結(jié)構(gòu),每個構(gòu)件的最大風荷載作用也是有所不同的,要保證所有構(gòu)件計算的風荷載都按最大風荷載作用方向,只能通過修改水平力與整體坐標的夾角,在不同角度下計算,盡量顧及到每個構(gòu)件能取到最大迎風面積,整個結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以基于多次計算的結(jié)果,每個構(gòu)件取最大值。

2抗震技術(shù)措施

2.1 在結(jié)構(gòu)布置上上部住宅采用大開間剪力墻,這樣能有效的減小上下結(jié)構(gòu)剛度比,下部大底盤大空間的的1~5層框支柱及所有抗震墻混凝土強度等級采用了C50(5層以上塔樓混凝土強度等級改為C40~C30),即加強了底盤的層間剛度,增加了框架結(jié)構(gòu)剛度,使主體結(jié)構(gòu)的剛度接近最優(yōu)剛度,以達到剪力墻數(shù)量優(yōu)化。

2.2 由于主體結(jié)構(gòu)與底盤建筑質(zhì)量不在一條垂直線上,使得整體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)增大在設(shè)計中采用加強角部及邊緣的抗震墻和角柱,同時加強各層樓板的整體性。通過控制每面墻的高寬比,進而提高剪力墻的抗震性能。

2.3 剪力墻洞口上部的連梁,設(shè)計上應(yīng)保證連梁彎曲破壞先于剪切破壞,即強剪弱彎在連梁內(nèi)充分配箍可配置交叉斜筋,保證梁內(nèi)塑性鉸的出現(xiàn)。在發(fā)生地震時,塑性鉸能吸收和耗散大量的地震能量,減輕地震災(zāi)害,保證多道防線的實現(xiàn)。

3結(jié)束語

框剪結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)點,在國內(nèi)應(yīng)用很普遍,所以很有必要對框剪結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計進行分析。由以上分析可以歸納出以下結(jié)論:①在框剪結(jié)構(gòu)中,保護和改善剪力墻的抗震性能是關(guān)鍵。②增加多道抗震防線和延性耗能機構(gòu)是提高結(jié)構(gòu)抗震性能的有效途徑。③優(yōu)化框剪結(jié)構(gòu)構(gòu)件更有利于抗震。④改良計算方法有助于更加準確的計算結(jié)構(gòu)實際受力情況,從而大大提高框剪結(jié)構(gòu)的空間整體性能和抗震可靠度。

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