液压可靠性最优化与智能故障诊断_湛从昌_9787502470708

本书共14章。第1章至第6章主要介绍系统可靠性最优化基本知识，液压系统可靠性模型及可靠度的计算方法，在简述液压系统优化技术的基础上，较详细叙述了液压系统可靠性最优化技术；第7章至第14章，以智能故障诊断为主，介绍了液压系统智能故障诊断基本模型，专家系统、人工神经网络液压系统故障诊断，液压系统故障的模糊诊断，灰色系统理论在液压系统故障诊断中的应用，液压系统智能集成化和网络化故障诊断，最后叙述了液压系统工作介质智能故障诊断。

1 绪论.................................................................................................................... 11.1 系统可靠性最优化基本知识概述................................................................. 11.1.1 系统可靠性最优化的基本概念.......................................................... 11.1.2 系统可靠性的发展简史...................................................................... 31.1.3 液压可靠性最优化研究现状及发展趋势.......................................... 41.1.4 最优化分类.......................................................................................... 61.2 液压智能故障诊断基本知识概述................................................................. 81.2.1 智能故障诊断系统的基本概念........................................................ 81.2.2 智能故障诊断系统的结构................................................................ 81.2.3 智能故障诊断技术的发展简史........................................................ 91.2.4 智能故障诊断研究现状及发展趋势.............................................. 111.3 本书的主要内容........................................................................................... 142 可靠性与故障维修的基础知识.......................................................................... 152.1　可靠性技术的基本内容与特点................................................................. 162.2 可靠性与可靠度的定义............................................................................. 172.2.1 可靠性.............................................................................................. 182.2.2 可靠度.............................................................................................. 182.3 失效率......................................................................................................... 202.4 失效密度函数与失效率和可靠度的关系......................................... 212.5 失效类型与失效曲线................................................................................. 222.6 可靠性寿命................................................................................................. 242.6.1 平均寿命.......................................................................................... 252.6.2 可靠寿命.......................................................................................... 272.6.3 中位寿命.......................................................................................... 272.6.4 寿命方差和寿命标准离差.............................................................. 282.7 维修度与有效度......................................................................................... 282.7.1 维修度.............................................................................................. 292.7.2 有效度............................................................................................ 292.8 以可靠性为中心的维修原理..................................................................... 322.8.1 维修原理.......................................................................................... 322.8.2 维修步骤.......................................................................................... 343 液压系统可靠性模型.............................................................................................. 343.1 可靠性模型概述........................................................................................... 353.1.1 “黑箱”方法和“白箱”方法........................................................ 353.1.2 失效时间建模与失效次数建模...................................................... 363.1.3 两状态可靠性和多状态或连续状态可靠性.................................. 383.2 可靠性模型的应用....................................................................................... 383.3 浴盆曲线模型............................................................................................. 393.3.1 引言.................................................................................................. 393.3.2 和形式的浴盆曲线模型.................................................................. 393.3.3 积形式的浴盆曲线模型.................................................................. 423.3.4 由右截短产生的浴盆曲线模型...................................................... 463.3.5 分段浴盆曲线模型.......................................................................... 523.3.6 变量代换模型.................................................................................. 533.4 系统可靠性模型........................................................................................... 553.4.1 可靠性框图...................................................................................... 563.4.2 串联模型.......................................................................................... 573.4.3 并联模型.......................................................................................... 583.4.4 串-并联、并-串联及串-并联混合模型.......................................... 613.4.5 旁联模型.......................................................................................... 633.4.6 k/n模型............................................................................................ 653.4.7 连续k/n模型................................................................................... 663.4.8 二维连续k/n模型或连续(r, s)/(m, n)模型..................................... 683.4.9 其它具有独立元件的可靠性模型.................................................. 693.4.10 分担负载模型................................................................................ 713.5 失效率模型................................................................................................... 733.6 定龄更换模型............................................................................................... 743.7 最小维修优化模型....................................................................................... 753.8 维修与备件的关系....................................................................................... 773.9 简单模型一览表........................................................................................... 784 液压系统可靠度计算方法...................................................................................... 804.1 液压系统可靠度的一般计算方法............................................................ 814.1.1 组合事件计算法................................................................................ 814.1.2 通路追踪法...................................................................................... 834.1.3 分解法.............................................................................................. 844.1.4 桥式系统.......................................................................................... 894.1.5 梯式系统.......................................................................................... 924.2 待命冗余液压系统计算方法...................................................................... 964.2.1 理想型待命冗余系统计算.............................................................. 984.2.2 双部件待命冗余系统计算............................................................ 1024.3液压系统可靠度特征值的近似计算......................................................... 1124.3.1 引言................................................................................................ 1124.3.2 串联和并联的组合系统计算........................................................ 1124.3.3 系统，串联和并联系统计算........................................... 1144.3.4 指数函数的近似计算.................................................................... 1195 液压系统优化技术.............................................................................................. 1225.1 液压系统优化概述.................................................................................... 1235.1.1 优化设计基本概念.......................................................................... 1235.1.2 液压系统结构与优化.................................................................... 1265.1.3 液压系统优化的内容.................................................................... 1285.2 优化数学模型............................................................................................. 1295.2.1 参数优化模型................................................................................ 1295.2.2 函数优化模型................................................................................ 1305.2.3 控制部分寻优条件........................................................................ 1305.3 液压开关阀控制系统动态优化............................................................... 1335.3.1 系统数学模型................................................................................ 1335.3.2 控制性能寻优................................................................................ 1435.3.3 抗干扰能力寻优.......................................................................... 1575.3.4 动态补偿方法.............................................................................. 1705.4 液压伺服系统参数优化........................................................................... 1765.4.1 液压伺服系统结构........................................................................ 1765.4.2 阶跃响应ITAE准则寻优........................................................... 1905.4.3 跟踪性能寻优............................................................................ 1995.4.4 线性二次型指标寻优.................................................................... 2085.4.5 迭代法寻优.................................................................................... 2185.5 液压系统动力机构优化........................................................................... 2245.5.1 负载与动力机构的特性.................................................................. 2245.5.2 稳态优化........................................................................................ 2315.5.3 动态优化.......................................................................................... 2375.5.4 液压系统的全局优化.................................................................... 2466 液压系统可靠性最优化技术................................................................................ 2526.1 系统最优化概述......................................................................................... 2536.2 冗余液压系统可靠性的最优化................................................................. 2556.2.1 引言.................................................................................................. 2556.2.2 系统可靠性最优化问题的提出.................................................... 2586.2.3 确定最优系统可靠性的最优化技术............................................ 2606.3 启发式方法在系统可靠性最优化中的应用............................................. 2626.3.1 引言................................................................................................ 2626.3.2 Sharma—Venkateswaran 启发式算法......................................... 2656.3.3 Aggarwal 启发式算法.................................................................. 2706.3.4 Misra 启发式算法......................................................................... 2746.3.5 Ushakov 启发式算法................................................................... 2776.3.6 Nakagawa—Nakashima 启发式算法........................................... 2796.4 动态规划法在系统可靠性最优化中的应用............................................. 2866.4.1 引言................................................................................................ 2866.4.2 基本动态规划法............................................................................ 2916.4.3 用拉格朗日乘子的动态规划法.................................................... 3076.4.4 用控制序列概念的动态规划法.................................................... 3166.5 用于系统可靠性最优化的其它方法......................................................... 3236.5.1 引言................................................................................................ 3236.5.2 经典算法........................................................................................ 3246.5.3 参数法............................................................................................ 3276.5.4 线性规划法.................................................................................... 3306.5.5 可分离规划法................................................................................ 3346.6 部件可靠度和冗余数最优化的确定....................................................... 3376.6.1 引言................................................................................................ 3376.6.2 问题的提出.................................................................................... 3396.6.3 最优化步骤.................................................................................... 3406.6.4 数值例题.......................................................................................... 3427 液压系统智能故障诊断基本模型...................................................................... 3457.1 液压故障诊断的重要性............................................................................. 3457.1.1 液压故障诊断的重要性................................................................ 3457.1.2 液压故障分析与识别基础............................................................ 3467.2 渐发性故障的形成模型............................................................................. 3497.2.1 液压系统的渐发性故障原因........................................................ 3507.2.2 故障形成的一般性过程图............................................................ 3507.2.3 给定产品的渐发性故障模型的建立............................................ 3517.2.4 考虑产品初始参数离散度的渐发性故障形成模型.................... 3567.2.5 产品寿命和无故障工作概率的计算实例.................................... 3607.2.6 有两个界限的渐发性故障模型.................................................... 3627.3 突发性故障模型....................................................................................... 3647.3.1 液压系统的突发性故障原因........................................................ 3647.3.2 突发性故障发生概率.................................................................... 3657.3.3 估计引起突发性故障的情况........................................................ 3687.3.4 指数规律的应用范围.................................................................... 3707.3.5 同时出现突发性故障和渐发性故障的情形................................ 3727.3.6 故障的随机流................................................................................ 3747.4 液压元件故障智能故障诊断模型............................................................. 3777.4.1 液压元件故障模型概念................................................................ 3777.4.2 液压元件故障智能诊断基于网络PLC系统模型...................... 3788 基于专家系统液压故障诊断.............................................................................. 3828.1专家系统概述.............................................................................................. 3838.1.1 引言.................................................................................................. 3838.1.2 专家系统的组成和功能................................................................ 3868.1.3 推理机制.......................................................................................... 3898.1.4 知识表示.......................................................................................... 3918.1.5 知识的获取...................................................................................... 3928.1.6 新型专家系统.................................................................................. 3958.1.7 专家系统的概念及优点.................................................................. 3998.2 专家系统故障诊断原理........................................................................... 4018.2.1 专家知识的获取与表示................................................................ 4018.2.2 专家推理........................................................................................ 4038.2.3 知识库维护.................................................................................... 4068.2.4 机器学习........................................................................................ 4078.2.5 专家系统故障诊断的特点............................................................ 4088.3 专家系统故障诊断方法........................................................................... 4088.3.1 模式匹配诊断法............................................................................ 4098.3.2 因果网络诊断法............................................................................ 4098.3.3 结构与功能模型诊断法................................................................ 4108.4 专家系统液压故障诊断实例................................................................... 4118.4.1 知识库设计.................................................................................... 4128.4.2 数据库设计.................................................................................... 4158.4.3 推理机设计.................................................................................... 4168.4.4 专家系统的运行............................................................................ 4169 基于人工神经网络液压系统故障诊断................................................................ 4179.1 概述........................................................................................................... 4179.1.1 神经网络故障诊断的优越性及其存在的问题............................ 4179.1.2 神经网络故障诊断研究现状及其发展........................................ 4189.2 神经网络故障诊断原理........................................................................... 4199.2.1 神经网络模型................................................................................ 4199.2.2 神经网络故障诊断原理................................................................ 4249.3 神经网络故障诊断方法........................................................................... 4259.3.1 模式识别故障诊断神经网络........................................................ 4259.3.2 知识处理故障诊断神经网络........................................................ 4269.4 神经网络的辨识方法与模型..................................................................... 4289.4.1 基于NARMA模型的辨识方法.................................................. 4289.4.2 通用辨识模型和动态BP算法..................................................... 4339.5 基于小波神经网络的液压泵故障诊断实例........................................... 4369.5.1 小波神经网络................................................................................ 4369.6.2 实验条件及数据采集.................................................................... 4419.6.3 基于松散型小波神经网络的液压泵故障诊断............................ 4429.6.4 基于紧致型小波神经网络的液压泵故障诊断............................ 44410 液压系统故障的模糊诊断................................................................................ 44610.1 液压系统故障诊断中的模糊性............................................................. 44710.2 液压系统故障模糊诊断的基本原则..................................................... 44810.3 模糊故障诊断原理................................................................................. 45010.4 液压系统故障模糊诊断方法................................................................. 45210.4.1 基于模糊模式识别的故障诊断方法.......................................... 45210.4.2 基于模糊综合评判的故障诊断方法.......................................... 45410.4.3 基于模糊推理的故障诊断方法.................................................. 45810.4.4 基于模糊模型的故障诊断方法.................................................. 45910.4.5 基于模糊残差评价的故障诊断方法.......................................... 46010.5 模糊故障诊断有关问题的处理方法....................................................... 46010.5.1 故障模糊分类方法...................................................................... 46010.5.2 模糊样本的建立.......................................................................... 46110.5.3 故障分析矩阵的建立.................................................................. 46210.6 液压系统故障模糊诊断实例................................................................... 46411 灰色系统理论在液压系统故障诊断中的应用................................................ 46811.1 灰色系统理论基本概念.......................................................................... 46911.1.1 概念的分类及灰色概念................................................................ 46911.1.2 灰色系统理论在液压故障诊断中的应用.................................... 47011.2 灰色关联度分析....................................................................................... 47011.2.1 关联系数计算公式........................................................................ 47111.2.2 关联系数计算.............................................................................. 47311.2.3 关联度............................................................................................ 47511.3 灰色关联度分析在液压系统故障诊断中的应用................................... 47511.3.1 在简易诊断中的应用.................................................................... 47611.3.2 关联度分析在轧机液压伺服系统中进行故障诊断.................... 47711.3.3 在轧机液压伺服系统的故障诊断实例........................................ 47811.3.4 在旋转机械故障诊断实例............................................................ 47912 液压系统智能集成化故障诊断.......................................................................... 48512.1 集成基本概述......................................................................................... 48612.1.1 诊断信息集成.............................................................................. 48612.1.2 诊断知识集成.............................................................................. 48712.1.3 诊断方法集成.............................................................................. 48812.2 集成化故障诊断体系结构..................................................................... 48812.2.1 集成化故障诊断模型.................................................................. 48812.2.2 集成化故障诊断系统结构.......................................................... 49012.2.3 多信息融合系统层次结构............................................................ 49112.2.4 集成化故障诊断系统功能及其实现.......................................... 49212.3 集成化推理和诊断策略......................................................................... 49212.3.1 集成化推理机制.......................................................................... 49312.3.2 集成化诊断策略.......................................................................... 49312.4 神经网络与模糊逻辑集成故障诊断..................................................... 49412.5 专家系统与神经网络集成故障诊断..................................................... 49512.5.1 专家系统与神经网络的集成方法................................................ 49612.5.2专家系统与神经网络的集成策略................................................. 49612.5.3 专家系统与神经网络的集成结构................................................ 49612.5.4 专家系统与神经网络的集成模型................................................ 49712.5.5 专家系统与神经网络集成的特点.............................................. 49812.5.6 专家系统与神经网络集成的适用范围...................................... 49812.6 神经网络与案例集成故障诊断............................................................. 49913 液压系统网络化故障诊断.................................................................................. 49913.1 概述.................................................................................................... 50013.1.1 网络化故障诊断的提出.............................................................. 50013.1.2 网络化故障诊断的特点.............................................................. 50113.1.3 网络化故障诊断需要解决的问题.............................................. 50113.1.4 网络化故障诊断的研究方向...................................................... 50213.2 网络化故障诊断的结构模式................................................................. 50313.2.1 客户机/服务器模式..................................................................... 50313.2.2 浏览器/服务器模式..................................................................... 50513.2.3 面向客户公共对象请求代理结构.............................................. 50813.2.4 模式驱动结构.............................................................................. 50913.3 网络化故障诊断的实现方案................................................................. 50913.3.1 基于三层网络的实现方案.......................................................... 51013.3.2 基于四层网络的实现方案.......................................................... 51113.4 网络化故障诊断的关键技术................................................................. 51413.4.1 网络数据库技术............................................................................ 51413.4.2 数据实时传输技术........................................................................ 51513.4.3 网络安全技术................................................................................ 51513.5 网络化故障诊断的评价指标................................................................. 51614 液压系统工作介质智能故障诊断.................................................................... 51714.1 概述........................................................................................................... 51814.2液压系统的污染物及其危害.................................................................... 51814.2.1 污染物的概念................................................................................ 51814.2.2 污染物的来源................................................................................ 51914.2.3 污染物特征的描述...................................................................... 52014.2.4 液压系统污染物的危害................................................................ 52114.3 液压系统的污染物分析........................................................................... 52214.3.1 污染物成分及其含量的分析........................................................ 52214.3.2 固体颗粒尺寸与数量的测定诊断................................................ 52614.4液压系统污染监测与故障诊断实现....................................................... 53114.4.1 在线监测与诊断系统的方案........................................................ 53114.4.2 在线监测与诊断系统的功能及原理............................................ 53114.4.3 硬件系统........................................................................................ 53214.5 在线监测与诊断系统的软件实现.......................................................... 53514.6 液压元件对工作介质清洁度要求及过滤器的配置............................. 53714.6.1 清洁度要求................................................................................ 53814.6.2 过滤器配置.................................................................................. 539附表液压传动装置的平均失效率........................................................................ 539参考文献.............................................................................................................. 540

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