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《石家庄铁道学院》 2010年
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基于Gabor变换和盲信号分离的信号降噪技术及应用

张光明  
【摘要】:齿轮系统作为现代工业系统中必不可少的机械传动装置,具有传递动力大,传递运动准确,传动平稳等诸多优点。随着现代机械设备向着大型化、高效率、高强度、自动化及高性能方向发展,作为传递运动和动力的齿轮装置发挥着越来越重要的作用。然而,由于其自身结构复杂,工作环境恶劣等原因,齿轮及齿轮箱都容易受到损害和出现故障。因此,采用先进的技术对齿轮及齿轮箱进行状态监测与故障诊断,可实现由事后维修、定期检修到视情维修的根本转变,减少不必要的损失,从而创造更大的经济效益和社会效益,具有重大的意义。 针对齿轮箱常见故障,分析其典型故障机理及振动特性,重点研究了三种故障特征提取技术,包括基于Gabor变换与盲信号分离相结合的故障诊断新技术、基于Gabor变换的盲分离算法和基于Gabor变换的欠定盲分离算法。将这三种方法用于实测故障信号的分析,结果表明,这些方法均取得了良好的效果,为齿轮系统故障诊断提供了新的思路。 主要研究内容及结论如下: (1)研究了盲信号分离的基本原理,推导了以JADE法为代表的批处理方法、以Infomax为代表的自适应算法及以FastICA为代表的固定点算法,并分析其应用特点。同时,还提出了几种新的性能评价指标,克服了传统判别盲信号分离效果性能指标的一些不足。 (2)详细介绍了齿轮系统的典型故障类型,并分析其故障机理及振动特性,作为故障诊断的依据。然后根据实验室现有条件,设计了实验方案,对原有齿轮箱故障实验台进行改进,设置典型故障类型进行了相关故障诊断实验。 (3)根据时频分析技术与盲信号分离技术,提出了基于Gabor变换降噪方法、基于Gabor变换的盲信号分离算法及基于Gabor变换的欠定盲信号分离算法。数值仿真验证了上述方法的科学性、有效性,为齿轮系统故障诊断提供了新的方法。 (4)在齿轮箱故障诊断中,三种方法均成功地分离出实测信号中的典型故障信号,其故障特征与实验设置故障完全吻合。同时,实验数据的分离结果表明,这三种方法都能取得很好的降噪效果。 最后,对所取得的研究成果进行了总结,并指出了若干值得进一步研究的方向。
【学位授予单位】:石家庄铁道学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TH132.41;TH165.3

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【参考文献】
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