基于Petri网的故障诊断建模研究及其在风电机组中的应用

【摘要】：本文详细分析模糊Petri网与故障Petri网在故障诊断中的建模方法及对故障诊断的特点，发现这两类Petri网均存在不足，都不能完满的解决故障的诊断问题。其中模糊Petri网的运行规则不能体现故障传播的固有特性，且不能实现对故障的定位；而故障Petri网也存在不能确定故障发生的最大传播路径及反向推理时可能出现的冲突现象等问题。为此本文提出一种新的更适合于故障诊断的Petri网：模糊故障Petri网，并给出其定义、变迁使能及发生后果、故障推理算法。在Petri网的理论研究领域和故障诊断的应用领域都取得了较大的进步。 在上述理论研究成果的基础上，采用基于UML的面向对象设计思想对该Petri网建模及推理算法进行实现。首先对Petri网推理系统原型进行需求分析，应实现功能为：文档/视图、模块编辑、建立模糊故障Petri网模型、正向推理及结果分析，进而生成系统原型的用例图，对各功能进行分配，获得其类图，完成分析模型向设计模型的转换。完成上述工作后，再对其进行具体编程实现，从而建立基于模糊故障Petri网建模方法的具有通用功能的推理系统原型。 最后，本文将模糊故障Petri网故障诊断理论应用到风电机组的故障诊断中，再通过推理系统原型加以仿真，验证该方法的可行性和正确性，同时，为解决复杂环境下风电机组故障诊断和故障预警提供理论依据和实际方案。 综合起来，本文的研究工作主要有以下几点： 1、分析模糊Petri网与故障Petri网的建模方法在故障诊断中的特点，提出更适合故障诊断的模糊故障Petri网的概念。 2、将模糊故障Petri网的动态特性与故障传播方式相结合，给出相应的模糊故障Petri网模型及诊断推理算法。 3、使用Visual Studio工具研制模糊故障Petri网建模及推理系统的原型，建立库所、变迁及输入输出弧的对象集控件数据库，在界面上能实现对象添加、删除、拖动及修改，并能进行基本的推理。 4、结合风电机组齿轮箱的故障传播机理，利用模糊故障Petri网建模方法对其进行建模和故障诊断，并运用所构建的系统原型对其进行仿真。 【关键词】：故障诊断 模糊故障Petri网 正反推理 风力发电机组
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP301.1;TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 本课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 故障诊断技术的主要方法11-12
• 1.3 Petri 网的发展及研究现状12-13
• 1.3.1 Petri 网12
• 1.3.2 模糊 Petri 网的研究现状12-13
• 1.3.3 故障 Petri 网的研究现状13
• 1.4 风电机组故障诊断的发展和研究现状13-15
• 1.5 本文研究的主要内容及创新点15
• 1.6 本文的组织与结构安排15-17
• 第二章 基于 Petri 网的故障诊断建模研究17-33
• 2.1 模糊 Petri 网及其应用17-20
• 2.1.1 模糊 Petri 网的定义17-18
• 2.1.2 故障规则表示及模糊 Petri 网模型18-20
• 2.1.3 模糊 Petri 网在故障诊断中的应用20
• 2.2 故障 Petri 网及其应用20-24
• 2.2.1 故障 Petri 网的定义20-21
• 2.2.2 故障 Petri 网对故障关系的表达21-22
• 2.2.3 故障 Petri 在故障诊断中的应用22-24
• 2.3 模糊故障 Petri 网建模方法研究24-31
• 2.3.1 模糊故障 Petri 网的定义25
• 2.3.2 模糊故障 Petri 网的动态特性25-27
• 2.3.3 模糊故障 Petri 网的诊断推理算法27-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第三章 FFPetri 网推理系统原型的分析、设计与实现33-41
• 3.1 Petri 网推理系统原型开发的意义33
• 3.2 推理系统原型的需求分析与设计过程33-37
• 3.3 FFPetri 网推理系统原型的实现37-40
• 3.3.1 推理系统原型的详细设计37-39
• 3.3.2 推理系统原型的实现39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 FFPetri 网在风电机组故障诊断中的应用41-49
• 4.1 风电机组故障诊断的意义41
• 4.2 风电机组中齿轮箱的故障分析41-46
• 4.2.1 风电机组齿轮箱故障的 FFPetri 网模型41-43
• 4.2.2 风电机组齿轮箱的故障诊断43-46
• 4.3 齿轮箱的故障诊断在 FFPetri 推理系统原型中的实现46-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 结论与展望49-51
• 5.1 总结49-50
• 5.2 进一步的工作与展望50-51
• 参考文献51-55
• 致谢55-56
• 附录A（攻读硕士学位期间发表论文目录）56-57
• 附录B（FFPetri 网推理系统原型部分代码）57-63
• 摘要63-66
• ABSTRACT66-70

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