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硕士学位论文 基于神经网络优化的采煤机嵌入式故障诊断系统，共98页。
【摘要】 我国是一个煤炭大国，煤炭产量居世界第一，采煤机作为综采工作面的关键设备之一，是提高煤矿机械化的必要设备，但是由于其工作环境十分恶劣并且结构十分复杂，再加上煤层的多变性，经常性的过载都会给采煤机带来很多损害，甚至产生故障，从而带来巨大的经济损失或事故。因此，就需要对采煤机进行在线故障诊断，及时发现故障并对其进行处理，来减少不必要的经济损失，保障工作人员的安全。随着科技的进步与发展，嵌入式系统逐渐发展成熟，并在很多领域都得到了广泛的应用，其中数字信号处理芯片（DSP）的发展尤为突出，在航空航天、汽车导航、便携设备以及工业控制等领域都有很广泛的应用。TI公司研制的数字信号处理芯片TMS320F28335芯片就常用于工业控制和故障监测。本文主要研究开发了大功率电牵引采煤机的嵌入式故障诊断系统，该系统以TMS320F28335为核心芯片，并扩展搭建了合理的外围电路，使其成为一个完备的硬件系统，在软件方面采用CCS与MATLAB联合编程的方法，缩减了开发时间，并实现了A/D采样、FIR滤波、FFT变换、SD卡存储、特征值提取以及粗糙集—神经网络故障识别与诊断等功能，最后还设计了RS232-RS485转换电路与相应的软件系统，实现了DSP与PLC的串口通信，最终实现了嵌入式在线故障诊断系统。
【关键词】 电牵引采煤机； 故障诊断； DSP； 粗糙集-神经网络； 串口通信；

目录
1 绪论 1
11 课题研究的背景和意义 1
111 课题研究背景 1
112 研究采煤机故障诊断技术的意义 1
12 采煤机故障诊断技术的方法 2
121 采煤机常用的故障诊断方法 2
122 采煤机故障诊断的研究热点与发展趋势 3
13 采煤机故障诊断技术的国内外研究现状 3
131 国外的采煤机故障诊断技术 3
132 国内的采煤机故障诊断技术及其存在的主要问题 4
14 本文的主要内容与结构 5
2 采煤机的原理及测点选择 6
21 采煤机的结构及工作原理 6
211 采煤机的基本结构 6
212 采煤机的工作原理 7
22 采煤机的故障判断 7
221 采煤机主要故障种类 7
222 采煤机故障特征及其产生原因 7
23 故障测点及传感器的选取 8
231 故障测点的选取 8
232 传感器的选取 9
24 采煤机齿轮箱故障特性及振动信号分析 11
241 采煤机齿轮箱故障特性 11
242 振动信号分析 12
243 时域特征量分析 12
244 频域特征量分析 13
25 本章小结 14
3 DSP 芯片及其开发软件 15
31 DSP 的发展及其选型 15
311 DSP 的起源与发展 16
312 DSP 芯片的选型 18
313 TMS320F28335 芯片介绍 19
32 开发软件 21
321 DSP 开发软件 ccs33 21
322 MATLAB 与 CCS 联合开发环境 21
33 本章小结 23
4 硬件电路模块 24
41 电源管理模块电路 24
42 信号调整电路 25
43 SD 卡电路 26
44 SCI 接口电路 26
45 RS-232 转 RS-485 转换电路 27
46 外扩存储器电路 28
47 整体硬件电路 29
48 本章小结 30
5 系统软件设计与实现 31
51 软件系统流程 31
52 软件算法步骤 31
53 adc 模数转换算法的实现 33
54 FFT-FIR 算法的实现 34 I
541 FFT 的原理 34
542 FFT 算法在 DSP 上的实现 36
543 FIR 数字滤波器的原理 37
544 FFT- FIR 滤波在 DSP 上的实现 39
55 粗糙集-神经网络故障诊断的实现 42
551 BP 神经网络原理 45
552 粗糙集优化神经网络 47
553 神经网络故障诊断在 DSP 上的实现 58
554 实验结果与验证 64
56 SD 卡存储功能的实现 70
57 本章小结 75
6 基于 RS485 的通信系统设计 76
61 DSP 的通信串口 RS232 76
62 PLC 的通信串口 RS485 77
63 RS485 与 RS232 的比较与选择 78
64 DSP 与 PLC 通信的实现 79
65 上位机显示界面设计 79
66 本章小结 80
7 结论与展望 81
参考文献 82
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 88
致谢 89