發(fā)布時間：2020-05-09 10:07

【摘要】： 在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動信號分析中，傳統(tǒng)的信息處理方法大多是以單通道信號來進(jìn)行分析。然而，實(shí)際中，在同一截面的不同位置測得的振動信息可能存在很大的差異，因此選擇哪一路信號進(jìn)行分析，可能在頻譜、振動強(qiáng)度分析等方面會帶來很大的差異，得到不同的結(jié)果。而全信息技術(shù)之一的全矢譜技術(shù)能很好融合同一截面的多通道信號，克服了傳統(tǒng)信息處理技術(shù)的不全面性和不完整性。 當(dāng)前，全矢譜分析主要集中在平穩(wěn)信號的分析和處理中，然而，當(dāng)機(jī)械發(fā)生故障時，往往表現(xiàn)出非平穩(wěn)、非線性、非高斯性。對于非平穩(wěn)信號，其頻譜特性是隨時間變化的，單純的時域或頻域分析都不能充分描述非平穩(wěn)信號，而信號的時頻分析提供了信號的頻譜內(nèi)容隨時間變化的信息，是分析非平穩(wěn)信號的一個有力工具。在非平穩(wěn)信號處理中，有多種時頻分析方法，如短時傅里葉變換(STFT)、小波變換(WT)、Wigner分布和模糊函數(shù)等。本文在國家自然科學(xué)基金(No．50675209)、河南省杰出人才創(chuàng)新基金(No．0621000500)和河南省重大科技攻關(guān)資助項(xiàng)目(No．0122022000)資助下，以Wigner分布和模糊函數(shù)為例，結(jié)合全矢譜分析和時頻分析方法，研究基于全信息的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法，并進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其主要內(nèi)容包括以下幾方面： 1．結(jié)合全矢譜分析技術(shù)和Wigner分布各自的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種新的信號處理方法——矢Wigner分布。論述了矢Wigner分布的定義和算法，并進(jìn)行仿真研究和實(shí)驗(yàn)研究。由于矢Wigner分布和Wigner分布一樣，仍存在交叉干擾項(xiàng)，為此，進(jìn)一步研究了矢平滑偽Wigner-Ville分布、矢重排平滑偽Wigner-Ville分布、矢Choi-Williams分布、矢錐形核分布。并對不同的矢Wigner分布進(jìn)行分析對比，最后，將提出的方法應(yīng)用到轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的故障診斷中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出的方法是有效的。 2．由于模糊函數(shù)繼承了Wigner分布的所有優(yōu)點(diǎn)，同時又能很好地抑制Wigner分布中的交叉項(xiàng)干擾，這里，將矢Wigner分布的構(gòu)造思想推廣到模糊函數(shù)中，，提出了矢模糊函數(shù)的概念。本文闡述了矢模糊函數(shù)的定義、算法及其特點(diǎn)，并把矢模糊函數(shù)成功地應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷中。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出的矢模糊函數(shù)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷中是非常有效的，矢模糊函數(shù)優(yōu)于矢Wigner分布。它可以更全面、更清楚地反映截面上信號的時頻特征，從而為故障診斷提供準(zhǔn)確的依據(jù)。 3．在提出的矢Wigner分布的基礎(chǔ)上，結(jié)合分?jǐn)?shù)階傅立葉變換(FRFT)的優(yōu)點(diǎn)，提出了矢分?jǐn)?shù)Wigner分布的全信息信號處理方法，給出了相應(yīng)的定義和數(shù)值計算。同時，將矢分?jǐn)?shù)Wigner分布和矢Wigner分布進(jìn)行了對比分析。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，矢分?jǐn)?shù)Wigner分布提供了比矢Wigner分布更多的優(yōu)良特性。
【圖文】：

上都不能足以反映機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際狀況，因此，取任意方向的信號進(jìn)行分析必然帶有片面性，影響故障診斷的準(zhǔn)確系和全面性。為此，必須進(jìn)行全信息融合，圖3.3為同一截面上不同方向信息融合后的矢Wigner一勸lle分布，由圖3.3可知，信息融合后的矢Wigner-Vine分布克服了基于單通道信息的wigner分布的片面性和能量分析的不確定性，反映的信息更完整、豐富。由圖3.2和圖3.3還可以看到，不論是傳統(tǒng)的Wigner一Ville分布，還是矢Wigner一Ville分布，都不可避免地存在交叉項(xiàng)的干擾。為了克服此不足，在此，我們將矢Wigner一Ville分布推廣到Choi一Wiiliams分布和平滑偽Wigne卜Ville分布上，得到了相應(yīng)的矢Choi一Winiams分布和矢平滑偽Wigner一Ville分布。如圖3.4為信息融合后的矢Choi一Williams分布;圖3.5為信息融合后的矢平滑偽Wigner一Ville分布。從圖3.4、圖3.5可以明顯看到矢Choi一williams分布和矢平滑偽wigner一Ville分布克服了矢Wigner一Ville分布的不足，交叉項(xiàng)的干擾得了較好的抑制。

我們將矢Wigner一Ville分布推廣到Choi一Wiiliams分布和平滑偽Wigne卜Ville分布上，得到了相應(yīng)的矢Choi一Winiams分布和矢平滑偽Wigner一Ville分布。如圖3.4為信息融合后的矢Choi一Williams分布;圖3.5為信息融合后的矢平滑偽Wigner一Ville分布。從圖3.4、圖3.5可以明顯看到矢Choi一williams分布和矢平滑偽wigner一Ville分布克服了矢Wigner一Ville分布的不足，交叉項(xiàng)的干擾得了較好的抑制。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH165.3

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1 韓捷,關(guān)惠玲,梁川,楊金才;矢譜── 一種實(shí)用的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷分析方法[J];機(jī)械強(qiáng)度;1998年03期

2 王勝春;韓捷;李志農(nóng);陳舉華;;基于矢模糊函數(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法的研究[J];中國機(jī)械工程;2006年S2期

3 董辛e

本文編號：2655980