基于MATLAB的机械振动信号故障预警与单片机控制
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本教材主要探讨的是"数字信号-机械振动信号分析及故障报警"的主题,针对燕山大学电气工程学院10级仪表3班的一门课程设计,学生需要研究轴承在正常和故障状态下的振动信号。首先,课程的核心内容涉及使用加速度传感器收集数据,然后利用Matlab进行深入的时域和频域分析,包括快速傅立叶变换(FFT),功率谱和倒谱,提取关键的信号特征如均值、峰峰值、峭度和偏度。 学生需要设计一个信号分析与显示界面,以便直观展示这些分析结果。接下来,他们将基于这些分析结果,通过串口通信控制单片机系统,根据振动特征判断轴承是否存在故障,并利用蜂鸣器进行故障报警。此外,还有扩展任务,即控制数码管或LED显示振动参数,如幅度和频率。 设计过程中,学生将结合《微型计算机控制系统》、《单片机及应用》、《信号处理原理及应用》等教材的学习,以及《Matlab程序设计及其在信号处理中的应用》进行实践操作,将软件编程与硬件调试相结合。课程设计不仅要求掌握单片机原理的应用,还要运用Matlab进行高级信号处理技术。 课程设计流程包括了从熟悉伟福单片机编程环境开始,逐步进行硬件搭建和调试,直到最终实现单片机与信号处理系统的综合应用。设计过程会涉及理论与实践的结合,培养学生的实际操作能力和故障诊断能力。 章节安排上,分为五个部分:第一章介绍机械振动信号分析的重要性及其在故障诊断中的应用;第二章详细规划整个设计方案;第三章阐述小波分析与傅立叶变换的原理,强调小波函数选择的重要性;第四章专门讲解如何设计Matlab界面以展示分析结果;第五章则是各个模块的具体设计和程序编写,以及设计过程的心得体会和总结。 在整个课程设计中,学生将深化理解信号处理技术在机械工程领域的实际应用,提升他们的问题解决能力和工程实践能力。
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