本文關(guān)鍵詞：基于變分模態(tài)分解和廣義分形維數(shù)的滾動(dòng)軸承故障診斷，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展越來(lái)越大型化、復(fù)雜化、高速化和自動(dòng)化。軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最常用、也是最易損傷的零部件之一,其工作狀態(tài)直接影響著整臺(tái)設(shè)備的性能。由于其壽命的離散性較大,如果按照設(shè)計(jì)壽命對(duì)軸承進(jìn)行定期維修就會(huì)造成資源浪費(fèi)和難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)故障的情況,因此對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷有著十分重要的意義。本文以滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)為研究對(duì)象,提出了信號(hào)特征提取和故障診斷的方法。研究了分形理論和變分模態(tài)分解在滾動(dòng)軸承故障中的應(yīng)用。首先,闡述了軸承故障的常見(jiàn)形式及其形成機(jī)理。接著對(duì)目前軸承振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行特征提取的方法和滾動(dòng)軸承故障診斷的基本流程也進(jìn)行了詳細(xì)闡述。其次,對(duì)分形理論和分形維數(shù)進(jìn)行詳細(xì)闡述,分析了軸承振動(dòng)信號(hào)的分形特性,主要包括自相似性,標(biāo)度不變性以及多重分形特性。證明可以利用分形的方法來(lái)分析軸承振動(dòng)信號(hào)的復(fù)雜度,定量的描述信號(hào)的分形特征。然后分別選取單重分形的盒維數(shù)和多重分形的廣義分形維數(shù)作為故障診斷的特征量,實(shí)現(xiàn)故障信號(hào)的狀態(tài)區(qū)分,此外,對(duì)單重分形和多重分形故障診斷方法的優(yōu)缺點(diǎn)也做了詳細(xì)分析。接著提出基于變分模態(tài)分解和廣義分形維數(shù)的軸承故障診斷方法。該方法是對(duì)廣義分形維數(shù)的延拓,要求先對(duì)信號(hào)進(jìn)行變分模態(tài)分解(Variational Mode Decomposition,VMD),VMD是一種非遞歸、變分的模態(tài)分解方式,通過(guò)迭代搜尋變分模型的最優(yōu)解確定每個(gè)分量的頻率中心及帶寬來(lái)獲取分解分量,從而將信號(hào)自適應(yīng)分解地分解為若干模態(tài)函數(shù)(Mode Function,MF),再求取各模態(tài)分量的廣義分形維數(shù)構(gòu)建廣義分形維數(shù)矩陣作為故障診斷的特征量,最后通過(guò)相關(guān)分析來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)設(shè)備故障狀態(tài)的識(shí)別。最后,以美國(guó)凱斯西儲(chǔ)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的滾動(dòng)軸承故障數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象,對(duì)軸承不同部位故障和不同損傷程度故障進(jìn)行診斷分析,然后將變分模態(tài)分解廣義分形維數(shù)矩陣方法的診斷結(jié)果和廣義分形維數(shù)的診斷結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,證明本文提出方法具有更好的可行性和精確性。
【關(guān)鍵詞】：故障診斷 分形理論 變分模態(tài)分解 廣義分形維數(shù)矩陣 相關(guān)分析
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 機(jī)械故障診斷的背景和意義10
• 1.2 滾動(dòng)軸承故障診斷概述10-14
• 1.2.1 滾動(dòng)軸承故障的主要形式10-12
• 1.2.2 滾動(dòng)軸承故障信息的主要獲取方法12-13
• 1.2.3 滾動(dòng)軸承故障診斷基本過(guò)程13-14
• 1.3 振動(dòng)信號(hào)特征提取方法研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 平穩(wěn)信號(hào)處理方法15-16
• 1.3.2 非平穩(wěn)信號(hào)處理方法16-17
• 1.4 分形理論在故障診斷中的的應(yīng)用17-19
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的分形特性分析21-31
• 2.1 分形理論概述21-22
• 2.1.1 分形的定義及其特征21-22
• 2.1.2 分形維數(shù)的定義和分形的度量22
• 2.2 幾種常見(jiàn)的分形維數(shù)22-24
• 2.2.1 容量維數(shù)23
• 2.2.2 信息維數(shù)23-24
• 2.2.3 關(guān)聯(lián)維數(shù)24
• 2.2.4 廣義分形維數(shù)24
• 2.3 滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的分形特征24-30
• 2.3.1 滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的自相似性分析25
• 2.3.2 滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的標(biāo)度不變性分析25-26
• 2.3.3 滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的多重分形譜表征26-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 基于單重分形和多重分形的故障診斷方法31-41
• 3.1 基于單重分形的故障診斷方法31-35
• 3.1.1 單重分形故障診斷方法的理論基礎(chǔ)31-32
• 3.1.2 單重分形故障診斷方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證32-35
• 3.2 基于多重分形的故障診斷方法35-39
• 3.2.1 故障診斷的理論基礎(chǔ)35-37
• 3.2.2 多重分形故障診斷方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證37-39
• 3.3 單重分形和多重分形故障診斷方法的優(yōu)缺點(diǎn)分析39-40
• 3.3.1 單重分形故障診斷的優(yōu)缺點(diǎn)分析39-40
• 3.3.2 多重分形故障診斷的優(yōu)缺點(diǎn)分析40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于變分模態(tài)分解廣義分形維數(shù)矩陣的滾動(dòng)軸承故障診斷方法41-57
• 4.1 基于廣義分形維數(shù)矩陣的滾動(dòng)軸承故障診斷機(jī)理41-44
• 4.1.1 廣義分形維數(shù)矩陣41-42
• 4.1.2 基于廣義分形維數(shù)矩陣的狀態(tài)空間42-43
• 4.1.3 基于廣義分形維數(shù)矩陣的滾動(dòng)軸承故障診斷依據(jù)43-44
• 4.2 變分模態(tài)分解44-55
• 4.2.1 變分模態(tài)分解概述44-45
• 4.2.2 變分模態(tài)分解的原理和算法45-47
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)仿真47-55
• 4.3 本章小結(jié)55-57
• 第5章 滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)驗(yàn)分析57-78
• 5.1 滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)57-58
• 5.2 滾動(dòng)軸承不同部位故障診斷實(shí)驗(yàn)58-67
• 5.2.1 滾動(dòng)軸承不同部位故障信號(hào)時(shí)頻分析59-62
• 5.2.2 滾動(dòng)軸承不同部位故障信號(hào)VMD分解62-64
• 5.2.3 滾動(dòng)軸承不同部位故障信號(hào)的廣義分形維數(shù)矩陣64
• 5.2.4 滾動(dòng)軸承不同部位故障識(shí)別分析64-67
• 5.3 滾動(dòng)軸承不同損傷程度故障診斷實(shí)驗(yàn)67-76
• 5.3.1 滾動(dòng)軸承不同損傷程度故障信號(hào)時(shí)頻分析67-71
• 5.3.2 滾動(dòng)軸承不同損傷程度故障信號(hào)的VMD分解71-73
• 5.3.3 滾動(dòng)軸承不同損傷程度故障振動(dòng)信號(hào)的廣義分形維數(shù)矩陣73
• 5.3.4 滾動(dòng)軸承不同損傷程度故障識(shí)別分析73-76
• 5.4 本章小結(jié)76-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果85-86
• 致謝86

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：454479