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起重机状态分析系统的研究与设计
| 论文题名： | 起重机状态分析系统的研究与设计 |
| 关键词： | 门座式起重机;状态分析系统;片式传感器;信号采集;FPGA芯片 |
| 摘要： | 起重机状态分析是一种常用的预防起重机事故的手段，它能确定起重机目前的运行状态和预估其剩余的使用寿命，目前行业里通常是将起重机定期交由有关部门进行分析，但是这种办法不但操作麻烦而且定期送检也不能保证两次检查期间不出故障。本文针对上述问题以门座式起重机为例，采用基于输入输出和信号处理的故障诊断方法，设计了一种安装在起重机上能够较为方便地监测及分析其状态的系统。设计采用了多因素联合分析的思想，从振动与应力两方面下手，综合起来给予了起重机一个较为精准的状态判定。 系统分为采集、传输和分析三大块，采集部分负责将起重机多点的振动和应力信号采集起来转换为对应的电信号（本文中振动与应力各取一点为例），使用了两种轻便廉价的片式传感器，通过与待测点紧贴的方式来获取信号。所得电信号交由高速A/D芯片（AD9235芯片）转换为数字信号，为避免干扰，保证信息源的纯净，电信号均经过V/I转换以电流的形式传输，而后通过调理电路转换为A/D芯片所能接受的电压信号，AD9235芯片高达40MSPS的采集速率可以保证在最大不失真的情况下将模拟信号转化为与之对应的离散数字信号；传输部使用了一片FPGA芯片（EP3C16F484）来控制各部分的运作，包括AD芯片的转换过程，数据在DDR2芯片内的存取过程以及与上位机通信的过程。为保证由起重机上采集而来的大量数据的传输，在数据传输上本文使用了一块USB接口芯片（CYUSB3014）为FPGA扩展了一个USB3.0高速接口，能以超高速（理论上可高达5Gbps的传输速率）将数据上传至上位机；在上位机上，本文探讨并利用了Db3小波基实现对振动信号的小波包分析，以S-N曲线寿命估算法对应力信号进行分析，最后将两者的结果加以综合，对起重机的当前状态给予了较为准确的判断。三大部分的协作保证了监测系统的效率。 最后系统以等强度实验装置作为对象进行了故障试验，通过比较几种给定情况下振动与应力的波形特点，初步证实了系统的可靠性，验证了本文的思想。 |
| 作者： | 尹叶志 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 李志俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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