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增程器失效模式分析与故障诊断的研究
| 论文题名： | 增程器失效模式分析与故障诊断的研究 |
| 关键词： | 增程器系统;DFMEA;故障诊断;ANFIS;容错处理 |
| 摘要： | 增程式电动汽车作为一种新型技术路线，通过增加一个增程器来克服传统电动汽车行驶里程短的缺点。但由于增程器系统频繁启停且工作环境恶劣使得系统容易出现故障。本文以增程式电动汽车的增程器系统为研究对象，对其进行失效模式分析与故障诊断的研究，提高增程器系统的安全性和可靠性，降低了失效风险。 首先对设计潜在失效模式及后果分析(DFMEA)方法做简要阐述。收集整理设计、生产、试验、装配等相关故障数据，对增程器系统及增程器机械连接子系统实施DFMEA分析。找出对安全性或可靠性影响大的失效模式，分析其危害后果、失效机制，找到薄弱环节，从而进行适当的设计改进，并将其应用到新产品的设计方案和技术攻关措施中，提高增程器系统的固有可靠性。同时，在DFMEA应用中提出了提高评价风险顺序数(RPN)的优化方法，并根据失效严重度S值确定增程器输出电功率不能满足目标要求的失效模式为本文故障诊断和容错处理的研究对象。 基于增程器系统级DFMEA分析结果，对增程器系统级故障输出电功率不能满足目标要求的失效模式进行故障诊断。确定故障诊断模型的输入量和输出量，通过主成分分析法(PCA)对故障特征进行提取和降维，简化故障模型。用自适应模糊神经网络系统(ANFIS)对其系统级故障进行诊断。以发动机节气门卡死故障、发电机匝间短路故障、连接机构动力输出不足故障以及节气门传感器故障为例训练 ANFIS 模型并输出诊断结果。以DFMEA严重度S值评价标准与动力电池剩余电量SOC值作为依据对诊断出的故障进行相应容错处理。 采用 Matlab/Simulink 仿真软件，依据增程器系统结构和控制要求，对其进行建模仿真。其中，发动机选择平均值模型进行建模，并采用功率的PID调节控制算法对发动机节气门进行闭环控制，实现输出功率快速跟随目标功率且稳态误差小；发电机则是根据其数学模型建立其仿真模型，采用转速PID控制和矢量控制对发电机进行调控；根据增程器系统的工作模式和控制要求建立其控制器的控制逻辑模型，并嵌入故障诊断模块和容错处理模块，实现故障在线诊断和容错处理功能。根据增程器的物理结构、转矩及动能平衡方程将各个子系统相连建立增程器系统模型。通过模型仿真，分别验证了控制器的控制策略、故障出现时的故障诊断结果和4种容错处理方法的正确性。 整车测试，分别完成增程器系统控制策略、节气门传感器失效容错处理以及怠速停机容错处理验证试验，与仿真结果对比，分析故障出现后，动态和稳态下容错处理对系统性能参数影响，最后验证了诊断模型和容错处理的正确性和实效性。 |
| 作者： | 金英 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈凌珊;干频 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海工程技术大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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