收藏本站
《中国科学技术大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于振动信号特征提取与表达的旋转机械状态监测与故障诊断研究

黄伟国  
【摘要】:在机械设备状态监测与故障诊断研究中,故障特征的提取及表达关系到故障诊断的可靠性与准确性,因此是机械设备故障研究中的关键问题。本文应用时域绝对自相关统计分析、时频分析中小波的分形分析、基于高阶统计量的独立分量分析与盲分离,对旋转机械中的轴承与齿轮的不同状态的振动信号进行特征提取与表达、及分类研究。 第一章阐明了机械设备状态监测与故障诊断的选题意义及研究内容,回顾了现有的检测方案及技术手段。分析了现有的振动信号分析方法:时域统计分析、时频分析、基于高阶统计量分析的独立分量分析及盲信号分离。基于轴承、齿轮的振动分析,指出本论文的主要研究内容。 第二章提出了一种基于绝对自相关统计分析信号周期瞬态成分检测方法及故障特征极坐标增强表达方法,首先计算信号的时间平均函数,接着计算其自相关函数,再利用快速傅里叶变换计算自相关函数的频谱,根据频谱确定信号的主要频率成分,分别按照这些主要频率成分的周期建立极坐标映射,并将各映射表示在极坐标图上,当对应于周期极坐标图上出现增强的特征表示,即判定待检测信号中存在有此周期的瞬态成分。所提出的方法可以有效的分辨出轴承的状态以及其对应的故障。 第三章主要研究了小波变换分形方法在轴承状态分类中的应用。首先对信号进行小波变换,通过小波反变换得到不同尺度下的细节信号,并结合原始信号的功率谱特点,选取能够充分反映信号频率——能量特征的尺度,然后计算这些尺度下各细节信号的方差,再取对数,对这些对数值进行最小二乘法直线拟合,得到拟合直线的斜率,最后利用斜率计算出表征信号复杂程度的分形维数,通过分形维数对轴承状态进行分类研究。分析结果表明,此种方法可以有效的区分轴承的正常、外圈故障、滚珠故障状态。 第四章研究了独立分量分析的基本理论及其在-维振动信号特征提取的应用研究。首先对统计独立性及不相关性进行了说明,接着研究了独立分量分析的一般模型,并对其可解性、不确定性进行了探讨。之后着重研究了非高斯性度量的对照函数:峭度、负熵、互信息,以及在进行独立分量分析之前对信号进行的预处理方法:零均值化与白化。研究了独立分量分析快速算法(FastICA)及其实现,并利用仿真分析说明ICA的不确定性。在FastICA基础上研究了一维振动信号的高阶统计信息特征提取,利用ICA基滤波相关特征(IFC)对齿轮箱振动信号进行特征提取与状态模式分类,取得了良好的效果。 第五章研究了盲卷积分离的故障特征提取方法。首先建立了更能体现机械设备振动卷积混合特点的盲卷积混合及分离模型,接着推导了两信号源两传感器盲卷积系统的分离求解过程;然后在分离信号与源信号之间的交叉残余误差(RCTE)的分离性能评判基础上,提出了一种基于限值RCTE的控制迭代准则。并针对旋转机械振动信号的特点生成仿真信号,将该方法应用于旋转机械振动信号瞬态成分与噪声卷积混合问题,仿真试验结果表明了该算法的有效性。 第六章总结全文并提出了研究展望。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 曹建军;张培林;任国全;张英堂;;基于蚁群优化的振动信号特征选择[J];振动与冲击;2008年05期
2 徐永强;邵忍平;;齿轮振动信号的分析与故障诊断研究[J];机械科学与技术;2009年09期
3 赵凯;孙涛;宋伟健;;基于小波包分析的转子振动信号故障特征提取研究[J];海军航空工程学院学报;2009年06期
4 于晓红,张来斌,王朝晖;基于振动频谱分析的注气压缩机故障诊断[J];石油矿场机械;2005年05期
5 卢艳军;孟凡龙;李一波;;机电设备故障诊断中的模式识别技术[J];机械设计与制造;2009年03期
6 赵发刚;陈进;董广明;;匹配追踪在齿轮故障诊断中的应用[J];上海交通大学学报;2009年06期
7 郭存杰;毛仲强;刘绍东;胡启良;王朝晖;;小波降噪方法在电动机故障信号特征提取中的应用[J];科学技术与工程;2006年02期
8 江四厚;陈小虎;阳能军;王汉功;;匹配追踪消噪在故障诊断中的应用[J];电光与控制;2008年07期
9 洪君;樊志华;王锦锋;周云龙;;小波包和模糊神经网络在离心泵故障振动信号处理中的应用[J];水利电力机械;2006年09期
10 邵忍平;黄欣娜;刘宏昱;徐永强;;基于高阶累积量的齿轮系统故障检测与诊断[J];机械工程学报;2008年06期
11 段向阳;王永生;苏永生;;基于奇异值分解的信号特征提取方法研究[J];振动与冲击;2009年11期
12 季忠;黄捷;秦树人;;提升小波在齿轮箱故障诊断中的应用[J];振动.测试与诊断;2010年03期
13 胡红英;马孝江;;局域波近似熵及其在机械故障诊断中的应用[J];振动与冲击;2006年04期
14 李允公;刘杰;张金萍;;基于实测冲击响应的转子碰摩故障特征提取方法[J];机械工程学报;2007年04期
15 苗锋;赵荣珍;;小波消噪和盲源分离在转子故障信号分析中的应用方法[J];河南科技大学学报(自然科学版);2008年06期
16 任素云;韩震宇;;基于小波分解的汽车后桥故障诊断[J];煤矿机械;2010年02期
17 林田;郝志华;;基于局域波时频谱的不变矩故障特征提取方法[J];组合机床与自动化加工技术;2006年07期
18 冮家贺;;往复机械故障分析及诊断方法[J];中国新技术新产品;2008年17期
19 郝如江;卢文秀;褚福磊;;形态滤波器用于滚动轴承故障信号的特征提取[J];中国机械工程;2009年02期
20 石磊;王红军;吴国新;;基于小波包分析的旋转机械故障诊断研究[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郝如江;冯志鹏;褚福磊;;数学形态滤波器设计及应用研究[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
2 臧先峰;张正道;白瑞林;彭竹苗;;基于小波分析的故障特征提取研究[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
3 詹玉龙;刘明明;李邦辉;;基于支持向量机的船用主柴油机气缸盖故障诊断[A];第十五届全国大功率柴油机学术会议论文集[C];2007年
4 吴峰崎;孟光;张桂才;;基于高级统计量的碰摩不对中故障特征提取[A];设备监测与诊断技术及其应用——第十二届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2005年
5 潘宏侠;黄晋英;毛鸿伟;刘振旺;;基于粒子群优化的故障特征提取技术研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
6 潘宏侠;黄晋英;毛鸿伟;刘振旺;;基于粒子群优化的故障特征提取技术研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年
7 陈长征;勾轶;唐任远;;基于小波包频带能量分析的电机振动故障信号特征提取[A];先进制造技术论坛暨第二届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2003年
8 代克杰;张红梅;盛赛斌;;基于BP网络的故障特征提取方法研究[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
9 贾成立;冯辅周;司爱威;;基于小波变换的柴油机振动信号特征提取[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年
10 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
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄安华;液压制动系统的故障诊断[N];中国汽车报;2002年
2 李萍;济钢EAM离线网络点检和故障诊断管理系统开发应用[N];世界金属导报;2007年
3 胡荣山 马巍;上海海大一课题列入国家“863”计划[N];中国船舶报;2007年
4 孙建阳 刘波;小型渔船柴油机故障诊断与排除[N];中国渔业报;2008年
5 小田;网卡故障诊断[N];中国电脑教育报;2000年
6 见习记者 仝亚娜;孙彦广:冶金故障诊断设备前景广阔[N];机电商报;2005年
7 燕海霞;王忆勤;李福凤;脉象信号研究日渐深入[N];中国医药报;2005年
8 陈全东;干式复合“粘边”故障诊断[N];中国包装报;2003年
9 龚献荣;大型天然气装置实现网络化监测[N];中国化工报;2005年
10 周传勇 杜慧;济钢网络化设备点检与故障诊断管理系统上线运行[N];世界金属导报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄伟国;基于振动信号特征提取与表达的旋转机械状态监测与故障诊断研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 冯坤;基于内积变换的机械故障特征提取原理与早期识别方法研究[D];北京化工大学;2012年
3 蒋永华;旋转机械非平稳信号微弱特征提取方法研究[D];重庆大学;2010年
4 唐静远;模拟电路故障诊断的特征提取及支持向量机集成方法研究[D];电子科技大学;2010年
5 曹龙汉;柴油机智能化故障诊断技术研究[D];重庆大学;2001年
6 张旗;基于属性的图像分类研究[D];大连海事大学;2005年
7 张立福;通用光谱模式分解算法及植被指数的建立[D];武汉大学;2005年
8 苏彩红;墙地砖质量自动检测技术的研究[D];华南理工大学;2004年
9 宋余庆;医学图像数据挖掘若干技术研究[D];东南大学;2005年
10 宋晴;基于液滴分析技术和液滴指纹图的液体识别方法的研究[D];天津大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张庆涛;离心压缩机智能故障诊断方法研究[D];大庆石油学院;2006年
2 肖圣光;基于虚拟仪器的轴心轨迹分析仪的研制[D];重庆大学;2009年
3 林洪彬;信息熵分析方法研究及其在故障诊断中的应用[D];燕山大学;2006年
4 李君;基于变换域分析的发动机异响故障诊断研究[D];吉林大学;2006年
5 刘宏昱;基于HOC虚拟仪器的机械传动故障诊断系统研究[D];西北工业大学;2006年
6 白维峰;基于全信息的机械故障特征提取方法研究[D];郑州大学;2009年
7 李艳妮;旋转机械故障机理与故障特征提取技术研究[D];北京化工大学;2007年
8 曾红梅;情绪图片视觉诱发EEG特征提取与分析[D];天津大学;2012年
9 刘一;基于小波分析的汽轮机故障诊断研究[D];河北工程大学;2010年
10 牛峻峰;基于小波的某水下运载器振动信号的分析研究[D];中北大学;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978