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基于DSP和ZigBee的采煤机摇臂齿轮箱故障诊断系统研究（硕士学位论文），共80页。
【摘要】 采煤机摇臂齿轮箱是采煤机进行综采的关键部件，为采煤机提供牵引力，因此对摇臂齿轮箱实时在线监测和故障诊断对于煤矿生产具有至关重要的经济和安全意义。由于实验条件限制，而且实验室齿轮箱与采煤机摇臂齿轮箱运行机理相似，因此本论文采用实验室齿轮箱为研究对象，采用以DSP-TMS320F28335为主控芯片的嵌入式故障诊断中心模块和以ZigBee-CC2530为主控芯片的无线通信模块，开发研制了一种实时在线嵌入式远程故障诊断系统。该嵌入式远程故障系统将信号采集、数据预处理、特征值提取以及神经网络故障诊断识别集成于一体嵌入到DSP硬件平台上，并利用ZigBee模块将识别分类的诊断结果无线通信传输给终端控制中心，实现该系统的远程故障诊断。该远程故障诊断系统中神经网络模型采用基于Matlab模型的设计，对采集的样本信号进行预处理（滤波和和FFT变换），并对经过预处理的信号提取特征值，利用Matlab神经网络工具箱进行网络训练，提取阈值和权值，在Simulink中搭建神经网络模型，并将该模型嵌入到DSP的嵌入式系统，对故障进行诊断识别分类。DSP嵌入式故障诊断中心模块和ZigBee无线通信模块两部分是相互独立的，通过串口接口SCI进行数据发送的。该远程故障诊断系统具有信号采集、数据存储、故障识别分类以及无线通信等功能。
【关键词】 采煤机摇臂齿轮箱； 实验室齿轮箱； DSP； ZigBee； 故障诊断； 无线通信；

目录
1 绪论I
11 选题研究的意义和背景1
12 采煤机故障诊断的研究现状2
121 搭建系统硬件平台与驱动设备3
122 处理信号数据和提取特征值5
13 无线通信技术7
14 本文研究的主要内容8
15 本章小结9
2 采煤机摇臂齿轮箱故障机理及信号特征简介10
21 简介电牵引采煤机10
22 采煤机摇臂齿轮箱常见故障分析10
221 采煤机摇臂齿轮箱常见故障形式10
222 摇臂齿轮箱齿轮故障的信号特征12
223 采煤机轴承故障的信号特征12
23 时域分析与统计指标13
24 频谱分析15
25 本章小结16
3 ZigBee 短距离无线传输技术简介17
31 无线通信传输技术17
32 ZigBee 技术19
33 ZigBee 协议栈21
34 ZigBee 网络拓扑结构23
35 本章小结25
4 远程故障诊断系统硬件平台简介26
41 远程故障诊断系统的总体框架设计26
42 DSP 故障诊断中心27
421 电源管理模块电路27
422 信号调制电路模块28
423 串口接口电压转换电路29
424 串口通信接口电路30
425 SD 存储模块30
427 硬件平台外设存储器模块31
43 ZigBee 无线传输模块介绍31
44 本章小结33
5 诊断系统的软件设计34
51 DSP 故障诊断程序34
511 DSP 故障诊断程序开发流程34
512 远程故障诊断系统的应用程序34
52 ZigBee 无线通信模块程序设计35
521 协调器节点的软件设计36
522 发送与检测数据帧38
53 本章小结39
6 系统测试及分析40
61 DSP 故障诊断系统测试40
611 实验室设备与故障形式40
612 测试环境41
613 ADC 数据采集模块41
614 FIR 数字滤波器43
615 FFT 功率谱46
616 BP 神经网络47
617 SCI 模块51
62 ZigBee 模块测试52
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