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《西南交通大学》 2008年
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基于时延相关解调与B样条模糊神经网络的轴承故障诊断

李冬梅  
【摘要】: 滚动轴承作为各类旋转机械中最常用的通用零部件之一,也是旋转机械易损元件,因此滚动轴承故障诊断的理论、方法和应用得到特别的重视。 振动分析是进行滚动轴承状态监测与故障诊断的重要手段。本文旨在研究滚动轴承的振动信号处理和模式识别的方法。为此,首先设计并搭建了滚动轴承故障诊断实验台,进行了大量实验;采集到滚动轴承正常状态、外圈故障和内圈故障的振动信号;对振动信号进行了常规的时域、FFT、倒频谱分析以及时延相关解调分析,通过对应的谱图初步诊断轴承的故障类型;构建BP网络和B样条模糊神经网络,将特征提取到的信号进行归一化处理,分别输入这两种网络进行模式识别,最终识别出滚动轴承的故障类型;最后利用.NET平台编写了滚动轴承状态监测诊断系统,以实现更好的人机交互。 滚动轴承的振动信号呈现调制特征,因此对测得的振动信号进行解调是滚动轴承故障诊断的关键,常规分析和包络解调技术对此类信号进行分析时易受噪声影响,使得滚动轴承故障特征难以凸显。故本文采用时延相关解调法用于滚动轴承的故障诊断,这一方法的实现步骤是首先对测得的振动信号进行自相关分析,再对自相关函数进行时延,然后对时延后的自相关函数进行Hilbert变换解调。实验分析结果证实了时延相关解调技术是一种良好的降噪解调技术,并且文中对时延相关解调法的时延量做了研究,通过选择不同的时延量值进行比较分析,发现时延量在某区间内可以任意选取。 抽取对振动信号分析后的有效特征,将其作为神经网络的输入。本文主要采用BP神经网络和B样条模糊神经网络进行识别,BP网络在进行识别时虽然效果比较良好,但缺点也表现出来:网络训练时表现出“黑箱”的性质,收敛速度慢等。而B样条模糊神经网络内部结构连接透明,在网络进行训练时能方便地根据实际需要调节网络结构,同时B样条模糊神经网络的局部学习和存储的特性使得收敛速度快,便于实现在线监测。通过这两种网络的对比发现B样条模糊神经网络在训练速度和识别率上均优于BP网络。 最后利用.NET这一良好平台,设计并编写了滚动轴承状态监测诊断系统,将C#与Matlab联合应用实现良好的人机交互界面,让整个系统变得更智能且操作更简单。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TH133.33

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 谢晖;基于小波阈值滤波和神经网络的滚动轴承智能化故障诊断[D];西南交通大学;2009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2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 梁禹;王义刚;王娜;;基于支持向量机的电力电子电路故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 田艳兵;;BP算法和PSO算法在神经网络中的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 王新宇;孙冠;韩冬;张婷;;基于一种改进神经网络的数据手套手势识别[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 刘华;张建华;王娆芬;王行愚;;人机系统操作员功能状态的模糊聚类方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 张博闻;祁炜;杨冬;唐小程;宋执环;;基于EMD的频率族分离法在滚动轴承故障诊断中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 何平;潘国峰;李琳;夏克文;赵红东;;基于LS-SVR的压力传感器温度补偿[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 乔小燕;基于生物形态学的赤潮藻显微图像分割与特征提取研究[D];中国海洋大学;2010年
7 杨宁;计算机辅助卷烟配方设计关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
8 陈非;基于过程信息融合的旋转机械信息(火用)故障诊断研究[D];华中科技大学;2010年
9 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
10 王晓明;基于统计学习的模式识别几个问题及其应用研究[D];江南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
2 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
3 高昌鑫;Hilbert-Huang变换改进算法及其在齿轮箱故障诊断中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
4 崔树新;可重构动态集成测量方法研究[D];河南理工大学;2010年
5 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
6 朱晓岭;多传感器信息融合技术在铣削过程监测中的应用研究[D];南昌航空大学;2010年
7 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
8 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
9 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
10 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
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1 张建宇;高立新;崔玲丽;王双启;王国栋;;基于小波消噪技术的轧机轴承早期故障诊断[J];北京工业大学学报;2006年08期
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4 康海英;祁彦洁;栾军英;郑海起;;基于小波包和阶次包络谱的轴承故障诊断[J];轴承;2007年02期
5 王长青;李爱军;王伟;;Butterworth滤波器在飞行控制系统设计中的应用[J];飞行力学;2009年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张征平;异步电动机早期故障检测的小波分析方法研究[D];华南理工大学;2002年
【二级引证文献】
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1 刘丹;陈晨;;轴承故障诊断综述[J];农家科技;2011年S2期
【二级参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王珍;基于局域波分析的柴油机故障诊断方法的研究及应用[D];大连理工大学;2002年
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1 张亿雄;顾海明;周勇军;;小波包分析在滚动轴承故障诊断中的应用[J];煤矿机械;2009年10期
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7 王平,廖明夫;滚动轴承故障诊断的自适应共振解调技术[J];航空动力学报;2005年04期
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2 张庆龙;;SPM冲击脉冲技术在滚动轴承故障诊断的应用[A];第八届全国设备与维修工程学术会议、第十三届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2008年
3 苏钢;姚成宝;;高温鼓风机轴承故障分析与诊断[A];第十届全国设备监测与诊断技术学术会议论文集[C];2000年
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6 高耀智;;高阶统计量与小波分析相结合在滚动轴承故障诊断中的应用[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
7 赵宏;;基于优化遗传神经网络的井下运输机械滚动轴承故障诊断[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
8 和卫星;陈晓平;陈季云;陆森林;;石油钻井传动滚动轴承的故障诊断[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
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10 高耀智;谭援强;;基于1(1/2)谱与小波分析相结合的滚动轴承故障诊断[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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6 小田;网卡故障诊断[N];中国电脑教育报;2000年
7 陈全东;干式复合“粘边”故障诊断[N];中国包装报;2003年
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9 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
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 冯志鹏;计算智能在机械设备故障诊断中的应用研究[D];大连理工大学;2003年
4 鲁文波;基于声场空间分布特征的机械故障诊断方法及其应用研究[D];上海交通大学;2012年
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6 刘永斌;基于非线性信号分析的滚动轴承状态监测诊断研究[D];中国科学技术大学;2011年
7 宋凯;基于PLS的统计质量监控研究与应用[D];浙江大学;2005年
8 李敏;复杂机械基于数据的建模与故障诊断[D];太原理工大学;2010年
9 鲁峰;航空发动机故障诊断的融合技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 蒋斌;机电系统故障诊断的理论与应用研究[D];浙江大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李冬梅;基于时延相关解调与B样条模糊神经网络的轴承故障诊断[D];西南交通大学;2008年
2 马金山;机电系统的滚动轴承故障诊断方法研究[D];太原理工大学;2005年
3 杜永明;货车滚动轴承故障检测仪的研制[D];西南交通大学;2006年
4 闫宏莉;证据理论在机械设备故障诊断中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2006年
5 张新明;声发射技术在滚动轴承故障诊断中的应用[D];清华大学;2006年
6 杨超;4800纸机压榨部动态运行特征及其监诊方法的研究[D];南京林业大学;2005年
7 黄建鸿;基于小波包分析的滚动轴承故障智能诊断[D];南昌大学;2005年
8 刘浩;基于声发射技术的货车滚动轴承故障诊断研究[D];中南大学;2010年
9 李少军;滚动轴承故障诊断的多参数融合特征提取方法研究[D];北京交通大学;2011年
10 肖洁;基于Walsh变换的滚动轴承典型故障诊断方法研究[D];大庆石油学院;2010年
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