2015/11/4 16:12:30 汽车发动机性能检测与故障诊断系统的开发

汽车发动机虚拟仿真系统以微型计算机(PC)为核心,以传感器和接口电路为基础,以专家知识和经验知识为依据,根据故障诊断的历史数据和现实数据,采用BP神经网络的智能诊断方法对发动机进行故障诊断,以帮助维修人员及时排除故障。

该系统分为硬件和软件两部分:

l()硬件部分主要通过各种传感器完成数据的实时采集,经单片机处理后通过串行口进行数据交换,完成数据实时传输,包括ICL7109A心转换器,缓冲器,逻辑控制,89C51单片机,开关电源和系统传感器,其中系统传感器包括标准气缸压力传感器、夹持式油压传感器、点火高压传感器、白金传感器、标记传感器、外卡传感器和电压/电流传感器等传感器。

(2)软件部分主要完成信号的分析处理和诊断。其过程如`卜:选择发动机类型(柴油发动机还是汽油发动机)及型号,确定要测试的系统(如点火系,燃油系,充电系等),对采集到的各种数据进行放大,滤波,A心转换,对获取的数据进行平滑滤波,去除奇异项,提取特征参数等预处理,最大限度地消除外界干扰和误差,调用该型号发动机的标准参数数据库,与所测数据进行比较,判别发动机的性能状态,然后调用相应的BP神经网络进行诊断推理,最后得到不同故障类型的部位和严重程度。

汽车发动机虚拟仿真软件的系统结构

系统顶部有一个主菜单条,其中有七个菜单项,用鼠标单击即可进入下一操作。主菜单有七个子模块组成,具体为:

(l)发动机性能综合检测

本模块主要对各种型的发动机进行检测,检测内容包括:充电电流/电压,启动电流/电压,点火提前角,供油提前角,发动机功率,发动机油压波形,点火高压波形,气缸缸压,点火高压,闭合角,重叠角,转速等。检侧完毕后,可以按照系统给出的提示,进行相应的故障学习或者进行故障诊断。通过对发动机性能参数的检测,为故障诊断专家系统更新知识库提供数据和参考。

(2)发动机专家学习与故障诊断

该模块包含了汽油发动机与柴油发动机几十种学习和故障诊断模块,可对专家知识库进行编辑,并综合利用专家知识库用用同一窗体进行几十种诊断,具体包括数据采集和现象诊断。

(3)模糊神经网络学习与诊断

(4)发动机波形

(5)发动机技术参数

(6)事务性管理

(7)帮助

实例:发动机无外载加速测功与故障诊断

我们可以把推台发动机的所有运动部件看作是一个绕着曲轴中心转动的回转体。在发动机无外载(即不对外作功)情况下,从怠速突然将油门全开的加速过程中,发动机在这加速瞬间所发出的动力,除了克服各种运动阻力矩外,其有效扭矩将全部用于所有运动部件的加速上。通过测址发动机在这个加速过程中的有关运动参数,就可以测出发动机的有效扭矩或有效功率。这就是发动机无外载加速测功法。

l()功率的测定方法

先让发动机在稳定怠速卜运转,操作者急剧地全开油门,让发动机迅速地加速到标定转速。就在这个短暂的加速过程中,系统便白动地测出发动机从起始转速到终l卜车速的加速时间△t。

(2)发动机无外载“加速时间”测功法的基本原理根据功能原理,旋转物体动能的增耸等于外力所作的功。

(3)测试功率操作步骤

先进入程序的发动机性能检测界面,选择类型为柴油机,再选择发动机的型号,这里为黄河13的6120Q发动机,进入动力性检测项目,按照操作提示,接好外卡传感器,然后猛踩油门在最短时间内使发动机从900转加速到1600转,程序自动求出转速变化的时间差△t,已知功率系数.0210,从而求出功率值,与标准参数177千瓦相比较就可知道此发动机的功率变化状况。调用与功率有关的故障因素就可进行对某项日进行故障诊断。

(4)汽车发动机虚拟仿真故障诊断

  (3)存储连接权,形成知识库。

另外,为了不断提高网络的诊断性能,可把使用中发现的错误判断,按其实际输入和期望输出构成训练样本,加入到训练样本中,对网络进一步训练,不断改善网络的性能。

下面以一个实例来详细说明如何组建一个子神经网络的专家系统知识库。

汽车发动机是个复杂的机械系统,必然会遇到复杂的诊断对象,如发动机不能发动、发动机不易发动等,输入输山神经元数目众多,在这种情况下如果还是采用一个简单的二层神经网络来构造一个故障诊断专家,就会出现一些弊端,鉴于以上情况,我们有必要建立一个含有多个子网络的复杂神经故障诊断专家系统,依次确定各个子网络的学习样本进行训练,获取各自的连接权和闽值并分别存储在相应的知识库中。

 汽车发动机性能检测与故障诊断虚拟仿真系统是汽车专修学校主要的课程之一,然后随着虚拟仿真软件的普及,学生在自我学习的过程中都会遇到很多问题,加上本身对汽车虚拟仿真软件知识的欠缺和学校管理制度的松懈。所以在实际的运用过程中培训就显得非常重要,因为对于专业知识讲解而言,需要企业给予一定的培训,才能清楚了解系统的构造。从而让老师和学生能够加深对软件的认识,了解其构造,帮助学生提供学习效率

采用多种形式的培训方式

为了保证培训能取得较好的效果,可以根据本校的实际,制定一些相应的措施和制度主要采用奖励的机制,使教师认识到提高信息素养的必要性,激发他们主动参与的意思,争取不让一位教师落伍。

   (1) 集体授课制

这是培训时最常用的方法,也是比较实用的方法,由于教师工作的特殊性,在培训过程中针对汽车虚拟仿真软件的共性问题,集体授课制的优势不言而喻,其大面积、快速度的传播特点使教师可以在较短的时间内接受大量的培训。学校可以根据实际情况制定比较统一的计划,选择合适的授课教师,并且要对培训的情况作及时反馈和调整,这样才能保证培训内容的及时性、针对性和培训的有效性。

(2) 项目工程式培训

   把教师的培训内容根据需要设置成一个完整的项目,从培训课开始就与教师一起设计好这个项目,在培训过程中一边学习一边完成这个培训项目,当完成这个项目的时候,也就是这个单元培训结束的时候。也就是说,完成了一个培训单元,就完成了一个由教师自己制定的完整的项目,这个项目对他来说是一个完整的由本人亲自设计与实施完成的内容。比如,在进课件讲解培训时,教师可以根据自己的需要制作好一个课件,然后根据自己制作的步骤,把整个课件拆分成很多部分,一步一步讲解,用到什么技术和技巧,制作的思路是什么,然后再提供素材分组布置作业,最后让教师自己完成,这样做完了一个作业就完成了一个项目。教师之间可以合作学习,相互探讨和观摩。这样的培训既有助于教师完整地策划自己的培训内容,又能培养大家的全局观念,还能帮助教师很好地认识自己的不足。

  (3)应用主导,以用促建

汽车虚拟仿真软件的建立最终目的就是为了提高工作效率和教学水平,促进学生的全面发展。建设了就要把它用好,不能把它当成摆设,这样才会不造成人力、物力和财力的浪费。在实践的过程中来自教师需求的应用才是真正的应用。学生也是数字化学校中的主体,能否在数字化学校中成功地学会学习、学会生存、学会做人,是衡量一个汽车虚拟仿真软件到底是否符合学校发展的标准。


 
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