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船用动力装置控制系统模拟板故障诊断系统研制
| 论文题名： | 船用动力装置控制系统模拟板故障诊断系统研制 |
| 关键词： | 船用动力装置;模拟电路;故障诊断;边界均衡生成对抗网络;条件变分自编码器 |
| 摘要： | 随着我国军事实力的不断增强，船用动力装置所用技术也在不断发展。模拟板作为船用动力装置控制系统的关键组成部分，其工作情况直接决定了船用动力装置精确运作以及长时间使用与否。受船用动力装置工作环境的高温、高湿等因素的影响，由元器件过损坏、漂移、性能退化等原因导致的电路故障问题频发，控制系统模拟板的可靠性严重影响了整个动力装置的安全性，困扰着舰船遂行任务能力的提升。因此针对船用动力装置控制系统的模拟板展开故障诊断研究具有非常重要的意义。 针对船用动力装置控制系统模拟板在维护维修过程中对于故障类型快速精确识别的需求，本研究以船用动力装置模拟板为对象，从关键元器件故障机理与退化分析入手，开展船用动力装置控制系统硬故障和软故障诊断方法研究，研制船用动力装置控制系统模拟板的故障诊断系统，主要研究内容如下： 1.分析了船用动力装置控制系统模拟板的组成与工作原理，选取电阻、电容等无源器件和DC-DC电源等有源器件开展故障形成机理与表征参数分析，建立了船用动力装置控制系统模拟板典型硬故障模式数据库，在此基础上提出了硬故障诊断方法，实现了船用动力装置控制系统模拟板硬故障类型精确识别。 2.研究了船用动力装置控制系统模拟板软故障诊断方法，针对模拟板实际工作过程下单故障发生概率高于双故障而引起的故障数据非平衡问题，提出了基于增强边界均衡生成对抗网络（EBEGAN）的模拟电路软故障诊断方法，将生成对抗网络引入模拟电路故障诊断领域，同时通过向生成对抗网络的生成器中添加条件变分自编码器，使得生成样本的质量即保证样本种类多又使得生成样本更接近真实样本，增加了分类器和分类损失，使得边界均衡生成对抗网络可以识别故障类型。标准数据集电路和实际控制系统模拟板电路的仿真试验结果表明，所提出的方法能够对模拟电路处于非平衡数据情况时有效且稳定的进行故障诊断。 3.分析了船用动力装置控制系统模拟板硬故障和软故障诊断需求，从硬件和软件角度分析系统研制框架，选择合理的硬件产品搭建故障诊断系统；按照软件工程方法设计故障诊断软件，实现了故障诊断软件代码开发；搭建系统测试与验证平台，开展了故障诊断系统功能测试与验证。 测试与验证结果标明，本研究研制的船用动力装置控制系统模拟板故障诊断系统，能够实现硬故障在线实时快速诊断，实现非平衡数据下软故障诊断，缩短了舰船维护时间与维护工作量，保证了我国舰船作业的安全性与稳定性。 |
| 作者： | 李越 |
| 专业： | 仪器仪表工程 |
| 导师： | 杨京礼 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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