【摘要】：旋轉(zhuǎn)機械是工業(yè)部門中應(yīng)用最為廣泛的一類機械設(shè)備,因而其故障診斷具有重要的現(xiàn)實意義。旋轉(zhuǎn)機械故障診斷的關(guān)鍵是從旋轉(zhuǎn)機械故障振動信號中提取故障特征,信號分析和處理是特征提取最常用的方法。由于大多數(shù)旋轉(zhuǎn)機械故障振動信號是非平穩(wěn)信號,因此有必要選擇恰當(dāng)?shù)倪m合于非平穩(wěn)信號分析的信號處理方法。 由于時頻分析方法能同時提供振動信號的時域和頻域信息,因而在旋轉(zhuǎn)機械故障診斷中應(yīng)用最為廣泛。但是常用的時頻分析方法如窗口傅里葉變換(Windowed Fourier Transform)、WVD(Wigner-Ville Distribution)、小波變換等都有各自的局限性。因此,迫切需要新的理論和信號處理方法來提高現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)機械故障診斷技術(shù)水平。近來,一種適合于處理非平穩(wěn)信號的時頻分析方法Hilbert-Huang變換(Hilbert-Huang Transform,簡稱HHT)被提出來以后,經(jīng)驗證在很多方面的應(yīng)用效果都優(yōu)于其它的信號處理方法。本文在國家自然科學(xué)基金項目的資助下,較早地將HHT引入旋轉(zhuǎn)機械故障診斷當(dāng)中,目的在于研究用HHT提取滾動軸承、齒輪和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)各類故障振動信號特征的問題。 本論文主要完成了兩個方面的研究工作:對Hilbert-Huang變換理論的深入研究和基于Hilbert-Huang變換的旋轉(zhuǎn)機械故障診斷方法研究,主要創(chuàng)新點如下: 1.對Hilbert-Huang變換的理論進行了研究,主要解決了IMF的判據(jù)問題和端點效應(yīng)問題。 (1)首次提出了基于EMD的信號瞬時特征的小波分析方法,由該方法可以得到非平穩(wěn)信號完整的時頻分布,從而解決了采用小波求寬帶非平穩(wěn)信號的瞬時物理量遇到的困難,也避免了采用Hilbert-Huang變換求非平穩(wěn)信號的瞬時物理量時必須解決的端點效應(yīng)。 (2)根據(jù)EMD方法具有完備性和正交性的特點,首次提出了能量差跟蹤法來確定“篩分”次數(shù),由此得到的IMF分量不僅能滿足正交性的要求,而且能反映信號內(nèi)含的信息。 (3)提出了基于支持向量回歸機和基于時變AR模型的兩種數(shù)據(jù)序列延拓方法,這兩種方法都可以有效地克服端點效應(yīng)問題,從而得到準確的IMF分量及其瞬時頻率和瞬時幅值。 2.將Hilbert-Huang變換應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)機械故障特征提取,并提出了具體的故障診斷方法。 (1)提出了基于Hilbert-Huang變換的時頻熵方法。研究發(fā)現(xiàn),正常工作狀態(tài)下的齒輪振動信號的時頻熵較大,而當(dāng)齒輪發(fā)生故障時,其振動信號的時頻熵會
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TH17
【圖文】：

對圖.26中的3個IMF分量進行孤belrt變換，就可以求得圖.25所示仿真信號x()t的Hilbert譜與凡lbert邊際譜，分別如圖2.10和圖2.11所示。從圖2.10中可以看出仿真信號x()t的幅值隨時間和頻率的聯(lián)合分布情況，從圖2.11中的Hibelrt邊際譜可以看出信號的幅值隨頻率的變化情況。因此，孤lbert譜相當(dāng)于小波譜，而壓lbert邊際譜相當(dāng)于Fo而er譜，但是比Founer譜具有更高的頻率分辨率。圖2.10式(2.9)所示仿真信號x(t)的H11bert譜

式(2.24)中仿真信號x(r)的H11bert譜等高線圖

24)其時域波形如圖2.14所示，圖2.巧是它的Hilbert譜的等高線圖，從圖中可以看出信號不同頻率成分發(fā)生的時刻，圖2.16是采用Moriet小波(州‘)二ePx卜‘’八)oc(s5t))對該仿真信號進行小波變換后得到的小波譜的等高線圖，從圖中也可以得到信號在不同時刻產(chǎn)生的頻率成分，但是小波譜是通過小波變換得到信號的時間一尺度譜，而不是直接的時間一頻率譜，需要進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換才能得到時頻等高線圖。///\/M/){丫{八八八八/’’了~~~!!!{{{lll{{{{{{!!!}}}{{{{{{{{{{{{一一{{{...{{{{{{))){{{{{{...lll一一一一一一一一一一{{{{{{{{{{{{{{{{{{一一一一一一一{{{{{.......{{{{{{{{{{{{{..................{{{{{{{{{{{{{{{{{時間燈s圖2.14式(2.24)中仿真信號x(r)

【引證文獻】

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本文編號：2759789