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硕士学位论文 盾构机推进系统故障预测研究，共75页。
【摘要】 盾构机作为一种被广泛应用于城市地铁建设的大型工程机械,其工作条件受到多种自然环境的影响,容易发生故障,因此对其故障预测技术的研究有十分重要的意义,但是采用传统故障预测技术很难满足要求,而随着人工智能故障预测技术的出现及其在实际工程应用中取得了很好的预测效果,所以对盾构机的故障采用智能预测方法变得现实可行。本文主要是通过对专家系统理论知识的分析,并结合模糊逻辑理论和神经网络知识的技术优势,对盾构机推进系统的故障预测进行了初步的探讨,完成了如下几个方面的工作：(1)建立了盾构机推进系统的故障知识库。对盾构机推进系统的故障产生机理进行了分析,将其故障分为了浅层故障知识和深层故障知识,并对与盾构机推进系统相关的故障征兆参数进行了选取,同时引入数据库技术对故障知识库进行了设计和处理。(2)研究了盾构机推进系统的故障预测推理机的算法。针对盾构机推进系统故障的复杂性和不确定性,引入模糊逻辑理论和神经网络知识对其故障预测推理机分别进行设计与仿真,在对比分析了它们的优缺点与精确度之后,提出将模糊神经网络运用于故障预测推理机的设计之中,并在MATLAB软件中对模糊神经网络故障预测算法进行了实验仿真,其仿真结果具有更高的精度,证明了其在盾构机推进系统故障预测中的有效性和准确性。(3)设计了盾构机推进系统的故障预测软件。结合软件设计原则,本文选择VisualC++6.0软件作为专家系统的软件设计平台,并通过OPC技术完成了VC与WinCC软件的数据交换,采用COM组件技术实现了VC对MATLAB编写的神经网络和模糊神经网络故障预测算法的调用,同时在开发过程中采用界面化和模块化设计方式,使得对系统软件功能模块的扩充更加方便,也更加符合整个系统软件的设计要求。
【关键词】 盾构机推进系统； 故障预测； 专家系统； 模糊神经网络；

目录
M M I
Abstract II
1绪论 1
1.1课题的研究背景 1
1.2盾构机故障预测研宄现状及其发展趋势 1
1.2.1故障预测技术概要 1
1.2.2盾构机故障预测难点分析 3
1.3盾构机推进系统故障预测研宄意义 4
1.4本文研宄内容与章节安排 4
2盾构机推进系统结构分析及故障机理研宄 7
2.1盾构机简介 7
2.1.1盾构机发展历程及其分类 7
2.1.2盾构机主要结构 7
2.1.3盾构机工作原理
2.2盾构机推进系统研宄 8
2.2.1盾构机推进系统介绍 8
2.2.2盾构机推进过程中的力学模型 9
2.2.3盾构机推进系统故障特点与产生机理 10
2.3盾构机推进系统故障征兆信号的选取与处理 15
2.3.1盾构机推进系统故障征兆信号选取原则 15
2.3.2故障征兆参数的存储方式 16
2.4盾构机推进系统故障预测系统结构设计 17
2.5本章小结 18
3盾构机推进系统故障知识库建立 19
3.1知识库简介 19
3.2盾构机推进系统故障知识的获取 19
3.2.1知识获取方法 19
3.2.2知识获取步骤 20
3.2.3盾构机推进系统故障知识获取具体实现 20
3.3盾构机推进系统故障知识的表示 21
3.3.1知识表示的基本方法 21
3.3.2盾构机推进系统故障知识表示方法 22
3.4盾构机推进系统故障知识库设计 25
3.4.1数据库技术的引入 25
3.4.2数据库模型的选择 25
3.4.3盾构机推进系统故障知识库的建立 26
3.5本章小结 28
4盾构机推进系统故障预测模糊推理机设计 29
4.1推理机基本概念 29
4.1.1推理方法 29
4.1.2推理方向 29
4.2模糊逻辑理论 30
4.2.1模糊集合概念及定义 30
4.2.2隶属度函数 30
4.2.3模糊逻辑及模糊推理 32
4.2.4模糊推理机的建立 33
4.2.5模糊推理机在故障预测中的应用实例 35
4.3本章小结 36
5基于神经网络的盾构机推进系统故障预测 37
5.1神经网络基本原理介绍 37
5.1.1神经网络模型 37
5.1.2神经网络的典型结构及学习规则 38
5.1.3神经网络算法模型的选取和改进 40
5.1.4神经网络在故障预测中的应用 44
5.2盾构机推进系统模糊神经网络故障预测模型 47
5.2.1模糊神经网络基本介绍 47
5.2.2盾构机推进系统故障预测模型仿真 48
5.3本章小结 52
6盾构机推进系统故障预测专家系统软件设计 53
6.1系统软件设计开发工具的选择 53
6.1.1盾构机系统软件介绍 53
6.1.2软件设计基本原则与开发工具 53
6.1.3系统软件设计的整体结构安排 54
6.2 OPC技术在数据交换中的应用 55
6.2.1 OPC技术概述 55
6.2.2基于OPC技术的WinCC与Visual C++6.0无缝集成 56
6.3 MATLAB与VC++混合编程实现 60
6.3.1 MATLAB与VC++混合编程方法介绍 60
6.3.2 MATLAB与VC++混合编程实现技巧 61
6.4系统软件界面 62
6.4.1登录界面功能 62
6.4.2系统任务管理主界面功能介绍 62
6.5本章小结 65
7总结与展望 67
7.1研究总结 67
7.2研宄展望 67