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《华北电力大学(河北)》 2009年
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振动故障远程诊断中的分形压缩及分形诊断技术研究

杜必强  
【摘要】: 振动故障诊断是目前机械设备维护管理的基本措施之一,而振动故障远程诊断可以充分利用异地专家的知识与经验来解决现场无法解决的复杂故障问题,从而大大提高诊断的专业化水平。研究先进的信息压缩技术以及故障诊断方法,对于提高远程故障诊断的信息传输效率和故障诊断准确性有着非常重要的现实意义。分形理论作为数学思想的新发展,可以用于刻画对象的自相似性和不规则性,在处理非线性系统时具有独特的优点,因而已经成为研究非线性现象的重要工具。本文在分析了信息压缩与故障诊断方法研究现状的基础上,阐述了分形理论基本原理,并将分型理论应用于数据压缩与故障诊断中。针对振动故障信号的特点,提出了相应的分形压缩及分形故障诊断算法,通过转子试验台模拟试验以及实际故障振动数据进行了算法的验证,分析了几种典型故障的维数谱特征,为振动故障远程诊断的实现奠定了基础。 论文的主要工作包括: 1.在对分形压缩的理论基础进行分析研究的基础上,提出了适用于振动信号压缩的分段自仿射模型及算法,分析了模型中相关参数的取值规律,仿真算例及实测信号分析结果表明:该算法具有较高的数据压缩比和很好的信号重构精度,验证了模型的有效性; 2.在分析形态滤波器基本原理的基础上,针对振动信号中可能会夹杂的各类干扰,通过数值仿真和实例分析,详细分析研究了结构元素的形状、高度和宽度以及信号的采样频率对形态学滤波器滤波性能的影响,并根据实验数据得出了应用于振动信号处理的形态滤波器结构元素的设计策略; 3.在分析关联维数算法的基础上,对重构相空间的参数选择以及无标度区的确定两个问题进行了探讨。在对振动信号相关积分双对数点列的分布规律进行分析的基础上,提出了分形无标度区的曲线-直线-曲线拟合自动识别方法以及一种能客观计算振动信号时间序列关联维数的改进算法,并就噪声对信号关联维数计算结果的影响进行了分析,将该算法应用于转子试验台振动信号中,计算及分析结果验证了算法的有效性,表明关联维数可以作为设备状态的量化指标和故障特征量以完成故障诊断; 4.在分析多重分形的常见定义和一般算法的基础上,提出基于广义相关积分来计算多重分形谱的相关算法,该算法是单分形G-P关联维数算法在广义维数谱计算中的一种推广,并将该算法应用于实测振动信号中。计算及分析结果表明:与单一的关联维数相比,振动信号的多重分形谱对振动信号的特征表述更加全面和准确,可以敏感地反映设备运行状态的变化,从而为振动故障诊断提供了一种更有效的方法。
【学位授予单位】:华北电力大学(河北)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 曹倩;基于分形的心电信号压缩技术的研究[D];山东科技大学;2010年
2 王志威;转子振动信号的数学形态滤波方法与量化特征提取问题研究[D];兰州理工大学;2011年
3 吴升;基于Windows CE的嵌入式齿轮箱故障诊断系统[D];中北大学;2011年
4 田枫;基于核的故障诊断方法及应用研究[D];沈阳理工大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于志明;无线通信系统中的信号识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 唐国维;嵌入式小波图像编码算法及应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谢忠玉;电力短期负荷时间序列混沌特性分析及预测研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
5 倪丽萍;基于分形技术的金融数据分析方法研究[D];合肥工业大学;2010年
6 陈奇;基于分形理论的汽车变速箱齿轮接触强度研究[D];合肥工业大学;2010年
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9 李爱民;基于遥感影像的城市建成区扩张与用地规模研究[D];解放军信息工程大学;2009年
10 江亚群;电能质量参数检测算法的研究[D];湖南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 盖卫勇;基于小波神经网络的高速铣削刀具磨损状态识别研究[D];河南理工大学;2010年
2 杨媛;基于灰关联及其预测的煤矿安全管理及事故预警方法[D];河南理工大学;2010年
3 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
4 贾旭阳;基于局域网饲料生产线控制系统的研究与设计[D];南昌航空大学;2010年
5 曹倩;基于分形的心电信号压缩技术的研究[D];山东科技大学;2010年
6 伍修锟;呼吸性煤尘物理化学特性的研究及应用[D];山东科技大学;2010年
7 旺扎拉;特种车辆变速箱齿轮传动失效分析[D];长春理工大学;2010年
8 韩冬振;远程诊断中心的设计与实现[D];郑州大学;2010年
9 王建勋;4200立辊轧机主传动系统扭振研究[D];郑州大学;2010年
10 赵利华;旋转机械故障机理与轴心轨迹识别方法研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 万相奎,秦树人,梁小容,叶顺流;小波变换在心电信号特征提取中的应用[J];北京生物医学工程;2005年06期
2 张建成;吴新杰;;形态滤波在实时信号处理中应用的研究[J];传感技术学报;2007年04期
3 李冰林;魏民祥;;基于形态滤波的发动机气缸压力信号处理[J];传感器与微系统;2009年07期
4 刘彩红;;一种优化BP神经网络训练样本的方法[J];重庆师范大学学报(自然科学版);2007年03期
5 赵赏鑫,张来斌,王朝晖;共振解调及关联维数在轴承故障诊断中的应用[J];轴承;2005年01期
6 高永丽;刘晓青;;心电图(ECG)数据压缩方法综述[J];楚雄师范学院学报;2006年12期
7 高永丽;;信号处理中的数据压缩评价指标研究[J];楚雄师范学院学报;2008年03期
8 刘云鹏,律方成,李燕青;基于IFS的局部放电超声信号的数据压缩和模式识别[J];电工技术学报;2003年06期
9 于功志;关德林;段树林;李国宾;;基于多重分形的齿轮故障特征提取方法[J];大连海事大学学报;2009年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 侯建荣;分形理论中若干问题的小波解法[D];西安电子科技大学;2001年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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10 周岩;基于ARM平台的家庭无线通信网络的设计与实现[D];南昌大学;2007年
【二级引证文献】
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1 宋栋;基于嵌入式的柴油机故障诊断系统[D];中北大学;2012年
【二级参考文献】
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6 姜志强;分形理论应用研究若干问题及现状与前景分析[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张天宏;民航发动机远程故障诊断技术研究[D];南京航空航天大学;2001年
2 贺博;高压污秽绝缘子闪络机理及在线监测和风险预警中关键技术研究[D];西北工业大学;2006年
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1 李德刚;凉水塔风机网络化在线监测与故障诊断系统研究[D];湖南大学;2001年
2 高海霞;多重分形的算法研究及应用[D];成都理工大学;2004年
【相似文献】
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1 林婧;;基于LMS算法的广义形态滤波器应用于转子分形故障状态识别的效果研究[J];价值工程;2011年22期
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3 张胜;方向;张卫平;;基于简化多重分形谱算法的声信号预警识别[J];探测与控制学报;2011年03期
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8 胡均万;罗锡文;陈树人;杨洪博;;联合收割机产量传感器振动信号影响分析与消除方法[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集(上册)[C];2008年
9 李伟;何涛;吴庆华;;小波变换与滚动轴承振动的故障诊断方法研究[A];湖北省机械工程学会青年分会2006年年会暨第2届机械学院院长(系主任)会议论文集(上)[C];2006年
10 史玉鹏;刘建敏;冯辅周;张小明;付焱晶;;柴油机寿命评估中振动特征的优化选择[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
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1 河南 朱三航;短路断线振动报警器[N];电子报;2008年
2 本报记者 王繁泓;定华:破解储罐液位测量难题[N];中国化工报;2006年
3 本报特约记者 李淑艳;三年磨砺科技之剑[N];石油管道报;2007年
4 王卓鸣 赵良;航天多余物的克星[N];科技日报;2002年
5 江苏 吴志恒;新型矢量仿真振动技术[N];电子报;2007年
6 高翔;“高效”为降本 “优质”为增效[N];中国冶金报;2008年
7 江苏 谢渊滨;玩转诺基亚51xx/61xx手机电池[N];电子报;2001年
8 江苏 顾仲飞;金曼3619型多用途遥控报警器电路剖析、改装与检修[N];电子报;2007年
9 古领华张力 梁夷;他们是军舰的“保健医生”[N];解放军报;2007年
10 王元;汽车内空气净化器出新品[N];科技日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜必强;振动故障远程诊断中的分形压缩及分形诊断技术研究[D];华北电力大学(河北);2009年
2 余红英;机械系统故障信号特征提取技术研究[D];中北大学;2005年
3 程军圣;基于Hilbert-Huang变换的旋转机械故障诊断方法研究[D];湖南大学;2005年
4 张燕平;汽轮机轴系振动故障诊断中的信息融合方法研究[D];华中科技大学;2006年
5 舒浩华;压缩机预知维护关键技术及监测系统研究[D];湖南大学;2008年
6 董科强;分形理论和时间序列分析若干问题研究[D];北京交通大学;2011年
7 熊晓燕;复杂机械系统动态特性分析和实验辨识方法的研究[D];太原理工大学;2008年
8 周忠宁;对旋轴流风机流固耦合特性研究及其基于非线性动力学的应用[D];中国矿业大学;2009年
9 丁克北;离心压缩机组振动智能诊断关键技术研究[D];大庆石油学院;2005年
10 万丽;胶东蚀变岩型金矿成矿元素聚集分形研究[D];中国地质大学(北京);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱波华;基于分形理论的信号处理与分析的研究[D];武汉理工大学;2008年
2 华莹;基于相空间重构的光电式火焰检测器[D];沈阳工业大学;2007年
3 郭萍;外光反馈半导体激光器产生激光混沌信号的关联维数分析[D];太原理工大学;2007年
4 刘文博;混沌时间序列分析与计算方法及应用研究[D];大连理工大学;2008年
5 唐晓军;循环载荷作用下岩石损伤演化规律研究[D];重庆大学;2008年
6 廖坤鹏;基于周期平稳性的旋转机械振动信号分析方法[D];长沙理工大学;2007年
7 刘飞;基于关联维数和Kolmogorov熵的转子振动故障模式判别[D];沈阳航空工业学院;2009年
8 郑洋;基于汽轮机组模拟振动信号的故障诊断研究[D];兰州交通大学;2009年
9 祖贺飞;X射线管振动信号特征提取的研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2011年
10 张杏娟;基于分形的振动信号压缩及降噪研究[D];华北电力大学(河北);2009年
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