Ứng dụng lý thuyết tập mờ chẩn đoán trạng thái kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel trên xe tải cỡ nhỏ​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHÙNG TẤT THẮNG ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TẬP MỜ CHẨN ĐOÁN TRẠNG THÁI KỸ THUẬT HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL TRÊN XE TẢI CỠ NHỎ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHÙNG TẤT THẮNG ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TẬP MỜ CHẨN ĐOÁN TRẠNG THÁI KỸ THUẬT HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL TRÊN XE TẢI CỠ NHỎ Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hố nơng lâm nghiệp Mã Số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN NHẬT CHIÊU Hà Nội - 2012 i LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu thực luận văn tốt nghiệp cao học nhận quan tâm, giúp đỡ nhiều tập thể cá nhân Hoàn thành luận văn, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu xắc Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS TS Nguyễn Nhật Chiêu trực tiếp tận tình hướng dẫn tơi thực luận văn tốt nghiệp suốt thời gian qua Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu toàn thể cán bộ, giáo viên, công nhân viên chức Trường Đại học Lâm nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp thời gian nội dung đảm bảo theo yêu cầu Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu toàn thể cán bộ, giáo viên, công nhân viên chức Trường Cao đẳng nghề LILAMA-1 Ninh Bình, nơi tơi cơng tác, động viên tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành tốt nhiệm vụ Cuối cùng, xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè, đồng nghiệp thường xuyên động viên khích lệ, giúp đỡ tạo điều kiện tốt tinh thần vật chất cho suốt thời gian qua Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi Những kết luận văn tính tốn xác, trung thực chưa có tác giả cơng bố, nội dung tham khảo, trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận văn Phùng Tất Thắng ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục bảng v Danh mục hình vi ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu chẩn đốn trạng thái kỹ thuật hệ thống nhiên liệu động Diesel 1.2.Tình hình nghiên cứu, ứng dụng lý thuyết mờ chẩn đoán 1.2.1 Ứng dụng lý thuyết tập mờ chẩn đoán giới Chương MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 2.1.Mục tiêu nghiên cứu 2.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 2.3 Nội dung nghiên cứu 2.4 Phương pháp nghiên cứu Chương CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT VÀ LÝ THUYẾT TẬP MỜ 10 3.1.Chẩn đoán kỹ thuật 10 3.1.1 Mục đích, ý nghĩa chẩn đốn kỹ thuật 10 3.1.2.Các khái niệm định nghĩa chẩn đoán kỹ thuật 10 3.1.3 Các phương pháp chẩn đoán: 14 3.1.4 Sơ đồ q trình chẩn đốn 15 iii 3.1.5 Cơ sở lý thuyết logic chẩn đoán dự báo 16 3.2.Lý thuyết tập mờ 17 3.2.1.Nhắc lại tập hợp kinh điển 19 3.2.2.Các phép toán mờ 21 3.2.3 Biến ngôn ngữ giá trị 24 3.2.4.Luật hợp thành mờ 25 3.2.5.Giải mờ 28 Chương PHÂN TÍCH SỰ THAY ĐỔI TRẠNG THÁI KỸ THUẬT HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL 34 4.1 Giới thiệu hệ thống cung cấp nhiên liệu động Diesel 34 4.1.1 Yêu cầu hệ thống cung cấp nhiên liệu 34 4.1.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu 34 4.1.3 Các phận hệ thống cung cấp nhiên liệu 35 4.2 Sự thay đổi trạng thái kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu 39 4.2.1 Những hư hỏng hệ thống cung cấp nhiên liệu thấp áp 39 4.2.2 Hư hỏng bơm cao áp 40 4.2.3 Hư hỏng vòi phun 43 4.2.4 Một số dấu hiệu hư hỏng thường gặp hệ thống nhiên liệu 45 Chương ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TẬP MỜ CHẨN ĐOÁN TRẠNG THÁI KỸ THUẬT HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL TRÊN XE TẢI CỠ NHỎ 48 5.1 Cơ sở lý thuyết 48 5.2 Xây dựng ma trận chẩn đoán cho hệ thống cung cấp nhiên liệu 49 5.2.1 Các thông số kết cấu 49 5.2.2 Các thông số chẩn đoán 50 5.2.3 Mờ hố thơng số chẩn đốn kết cấu (giá trị ngôn ngữ) 53 5.2.4 Thiết lập ma trận chẩn đoán 58 iv 5.3 Ứng dụng phần mềm matlab chẩn đoán hệ thống cung cấp nhiên liêụ đôngg̣ diesel xe tải cỡ nhỏ 60 5.3.1 Giới thiệu phần mềm matlab 60 5.3.2 Soạn thảo biến vào - 62 5.3.3 Thuật toán hệ mờ chẩn đoán hệ thống cung cấp nhiên liệu động Diesel 71 5.3.4 Luật điều khiển – tri thức chẩn đốn tình trạng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động Diesel 72 5.3.5 Chọn thiết bị hợp thành 75 5.3.6 Tổng hợp kết 76 5.4 Kiểm chứng phù hợp hệ mờ đối tượng 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC BẢNG TT 3.1 Tên bảng Bảng chân lý mệnh đề hợp thành lo 4.1 Lượng cấp nhiên liệu chu trình tiêu chuẩ 4.2 5.1 Độ không đồng cho phép lượ chu trình tổ bơm khơng q …%) Tổng hợp thơng số chẩn đốn thô 5.2 Giá trị ngôn ngữ thông số chẩn đ 5.3 Ma trận chẩn đoán hệ thống cung cấp nh 5.4 5.5 Ma trận chẩn đoán logic mờ hệ thống động diesel Biến mờ đánh giá hệ thống cung cấp nhi 5.6 Tập mờ ngôn ngữ biến công suất độn 5.7 Tập mờ ngôn ngữ biến tiêu thụ nhiên 5.8 Tập mờ ngôn ngữ biến thành phần v 5.9 Tập mờ ngôn ngữ biến nhiệt độ động 5.10 Tập mờ ngôn ngữ biến tiếng gõ động 5.11 Tập mờ ngôn ngữ biến mịn piston, xylan 5.12 Tập mờ ngơn ngữ biến van triệt hồi 5.13 Tập mờ ngôn ngữ biến vịi phun 5.14 Tập mờ ngơn ngữ biến áp suất phun 5.15 Tập mờ ngôn ngữ biến áp suất phun 5.16 Tập mờ ngôn ngữ biến độ không đồn 5.17 Các giá trị đo xe thử 5.18 Kết đánh giá theo thực tế chương 5.19 Các giá trị đo xe thử 5.20 Kết đánh giá theo thực tế chương 5.21 Các giá trị đo xe thử 5.22 Kết đánh giá theo thực tế chương vi DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình 3.1 Tương quan thông số kết cấu thờ 3.2 Sơ đồ cơng nghệ mục đích chẩn đốn 3.3 Hàm thuộc tập hợp hai tập hợp có cù 3.4 Hàm thuộc giap hai tập hợp có 3.5 Tập bù mạnh Ac tập mờ A 3.6 Mô tả giá trị ngôn ngữ tập mờ 3.7 Minh họa quy tắc hợp thành 3.8 Giải mờ phương pháp cực đại 3.9 Giải mờ theo phương pháp điểm trọng tâ 3.10 Giải mờ theo phương pháp đường phân đ 4.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động 5.1 Sơ đồ bước chẩn đoán hệ thống cung 5.2 Các dạng hàm thuộc lựa chọn 5.3 Biến mờ theo công suất 5.4 Biến mờ theo độ đục khí xả 5.5 Màn hình fuzzy 5.6 Màn hình soạn thảo Biến từ sub-menu A 5.7 Biến mờ công suất động 5.8 Biến mờ tiêu thụ nhiên liệu 5.9 Biến mờ thành phần màu sắc khí xả 5.10 Biến mờ nhiệt độ động 5.11 Biến mờ tiếng gõ động 5.12 Biến mờ hư hỏng mòn piston, xylanh 5.13 Biến mờ hư hỏng hệ van triệt hồi 82 Bảng 5.20: Kết đánh giá theo thực tế chương trình Biến mịn piston-xylanh bơm cao áp (P_xl) hỏng van triệt hồi (Van) hỏng vòi phun (Vf) sai áp suất phun (Pf) sai thời điểm phun (Gf) độ không đồng Gct tăng (Gct) Vinaxuki 990kg Cs: 40kw/3200v/ph Tiêu hao 6l/100km Bảng 5.21: giá trị đo xe thử Tên biến vào Công suất động giảm (Cs) Nhiên liệu tiêu thu tăng (Nl) Thành phần mầu sắc khí xả thay đổi (Kd) Nhiệt độ động tăng (Nd) Độ không đồng tăng (Tg) Bảng 5.22: Kết đánh giá theo thực tế chương trình Biến mịn piston-xylanh bơm cao áp (P_xl) hỏng van triệt hồi (Van) hỏng vòi phun (Vf) sai áp suất phun (Pf) sai thời điểm phun (Gf) độ không đồng Gct tăng (Gct) 83 Các kết chẩn đoán hệ mờ “ Chẩn đoán hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel” xây dựng tương đối phù hợp với tình trạng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel thực tế Các thí nghiệm kiểm chứng cho thấy kết từ tính tốn logic mờ sở phần mềm matlab kết thực tế có sai số nhỏ ( khơng 10%) Do đặc điểm logic mờ mục tiêu đề tài, hệ mờ xây dựng khảo sát với số lượng biến khơng nhiều thế, cho kết chẩn đốn chung Tuy nhiên áp dụng hệ mờ cho động cụ thể với quy luật rút thời gian khai thác dài, kết chẩn đoán cụ thể 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Luận văn tim ̀ hiểu vềlýthuyết chẩn đoán vàứng dungg̣ lý thuyết tâpg̣ mờtrong chẩn đoán ky ̃thuật nói chung; Đã phân tích kết cấu hệ thống cung cấp nhiên liêụ đôngg̣ diesel, hư hỏng biến xấu tình trạng kỹ thuật hệ thống trình khai thác sử dụng Trên sở luận văn lựa chọn tập thông số kết cấu, thông số chẩn đốn quan trọng sử dụng thơng số phục vụ cho cơng tác chẩn đốn hệ thống cung cấp nhiên liêụ đôngg̣ diesel Đã tổng hợp lý thuyết chẩn đoán kinh nghiệm chuyên gia lĩnh vực động cơ, xây dựng mơ hình thuật toán phần mềm chẩn đoán hệ thống cung cấp nhiên liêụ đôṇg diesel sở phần mềm Đã tiến hành phần thực nghiệm kiểm chứng số xe ôtô vinaxuki nhỏ sử dungg̣ nhiên liêụ diesel khai thác điều kiện thực tế Việt Nam Kết thực nghiệm cho thấy kết đề tài chấp nhận (sai số