摘要: 作为重型轮式拖拉机中最重要的部件之一，液压机械无级变速箱（HMCVT）的性能对于整机的运行有着十分重要的作用，为了保证变速箱高效、稳定、正常运行，对于HMCVT的故障诊断系统研究显得尤其关键。故障诊断系统的优劣直接影响整机的性能，由于目前故... 展开 作为重型轮式拖拉机中最重要的部件之一，液压机械无级变速箱（HMCVT）的性能对于整机的运行有着十分重要的作用，为了保证变速箱高效、稳定、正常运行，对于HMCVT的故障诊断系统研究显得尤其关键。故障诊断系统的优劣直接影响整机的性能，由于目前故障诊断系统在HMCVT上的开发与应用难度较大，在诊断精度以及实时性的研究方面稍显不足。因此本文将基于在线诊断系统以及智能离线诊断算法对HMCVT故障诊断系统进行开发与研究，这具有深刻的科学研究价值及实际意义。 本文通过对HMCVT工作状态的研究，分析归纳了HMCVT的故障点及产生机理。由于HMCVT在实际设计过程中基本保证了机械系统运行的稳定性及可靠性，本文将对液压系统及电控系统的故障诊断展开研究。在SAE J1939通信协议的基础上提出适用于该变速箱的通信协议，从而对协议进行制定、规范以及最终的应用。利用开发软件simulink/stateflow对故障诊断系统进行工程开发，通过实际数据收发实验确认其稳定性。为了提高故障诊断系统的精确性，本文在保证实时诊断的的基础上，对HMCVT重要部件之一的湿式离合器液压系统进行离线智能故障诊断算法研究，在智能诊断算法的基础上实现故障源故障点的精确诊断。具体工作和结论总结如下五个方面： （1）对HMCVT的性能进行分析并对故障点进行故障机理分析研究。在完成对HMCVT基本工作状态分析的基础上，确定HMCVT故障诊断系统的故障源分别来自于其液压系统及电子控制系统。其中液压系统的故障主要表现为三个方面：系统运行油压的异常，此故障分为两点：系统润滑油压异常、换段离合器换段油压异常；液压系统油温异常，主要有：变速箱油温异常、湿式离合器工作油温异常；湿式离合器换段结束后打滑。电子控制系统的故障主要有：传感器电压阈值超限、执行器（换段电磁阀、调速阀）电流异常。 （2）通过对HMCVT液压系统的理论分析，完成油温、油压的故障阈值确定，并根据相关电子元器件的设计手册，在基于J1939协议的基础上制定并开发一套适合于HMCVT的诊断协议，使用SAE J1939规定的设计手册对HMCVT故障诊断系统的参数群编号（PGN）以及可疑参数组（SPN）进行制订。 （3）根据故障诊断系统的工作要求，完成基于simulink/stateflow的故障诊断系统的当前状态诊断（DM1）、历史故障（DM2）开发。以保证其在运行过程中的实时性及规范性。其中包括了单帧、多帧以及历史的故障数据发送，充分满足在线故障诊断要求，利用simulink程序开发的现场可测试性对故障诊断数据流采用基于单片机平台的故障报文收发实验，验证开发的在线故障诊断系统具有实时性以及稳定性。 （4）为了进一步提高故障诊断系统的诊断精度，研究引起HMCVT重要部件湿式离合器的打滑故障问题。利用AMEsim建模的形式提取特征数据并同时基于QPSO优化BP神经网络的权值、阈值的算法对其进行离线状态的诊断研究，研究将湿式离合器工作中容易出现打滑这一故障状态作为重点部分。通过特征量的选取，特征数据的提取建立该故障诊断系统的诊断网络，最终通过智能诊断算法优化出一套适合的神经网络初始化参数并判断出引起该故障的故障点的具体位置或原因。 （5）为验证诊断系统的可靠性和诊断算法的精确性，分别设计相关故障实时诊断实验和台架离线诊断实验。实时实验是通过数据终端实时读取故障数据以验证诊断系统的准确性；离线诊断实验是通过故障诊断实验台架模拟不同程度的故障类型提取出相关流量、压力数据用于BP神经网络智能算法研究，通过和仿真平台的诊断结果进行对比，对比结果一方面验证智能算法的精确性，另一方面将为HMCVT提供新的诊断思路，即为了避免因故障诊断系统中数据集过于庞大导致实验难度过大的诊断难题，可以使用建立故障诊断模型的方法提取故障数据，并利用优化好的参数进行实际诊断的方法。 收起