一种有效的齿轮故障识别方法

针对齿轮故障特征信息往往被信号中的噪声淹没的问题,提出了一种基于谐波小波包、样本熵和灰色关联度的齿轮故障识别方法。首先,采用顺序形态滤波器,并结合实际选用最简单的直线结构元素,对实测齿轮振动信号进行顺序形态滤波降噪预处理。然后,采用谐波小波包将不同故障的齿轮振动信号分解到3层共8个频带上,并计算各频带的样本熵。最后,以样本熵为元素构造特征向量,通过计算标准故障模式特征向量与待识别样本的灰色关联度来判断齿轮的工作状态和故障类型。试验结果表明,该方法能够有效地应用于齿轮系统的故障诊断。     

自适应局部迭代滤波在齿轮故障识别中的应用

针对齿轮实测信号因受噪声干扰而不能准确反映故障特征的问题,提出将自适应局部迭代滤波应用到齿轮故障识别中,与样本熵、灰色关联度相结合实现齿轮的故障识别。利用自适应局部迭代滤波将齿轮非平稳信号分解为有限个平稳的本质模态函数,通过计算各本质模态函数的样本熵,发现以齿轮系统的转频信号对应的本质模态函数的样本熵为界,前几个本质模态函数的样本熵能表征不同故障类型的特征;计算齿轮系统正常、齿面轻度磨损、齿面中度磨损和断齿4种工况下多个训练样本的样本熵的平均值,将其作为对应工况标准故障模式的参考值;计算待检测样本的样本熵与各状态下训练样本的样本熵平均值之间的灰色关联度,与待识别样本灰色关联度最大的标准故障模式即被认为是待识别样本的故障类型。实例分析结果表明,通过自适应迭代滤波能有效抑制模态混叠现象,发现明显的齿轮转频信号,而采用集合经验模式分解(EEMD)方法进行信号分解后,模态混叠现象比较明显,且在EEMD的分解结果中基本看不出齿轮的转频分量;4种工况的样本熵曲线形状存在明显差异,说明样本熵能有效表征齿轮故障特征的变化;灰色关联度方法能有效地将4种不同的故障类型进行分类识别,分类识别性能优于BP神经网络,对小样本数据具有较好的分类识别能力。     

基于小波分析的高速列车车体运行状态估计

基于监测数据评估高速列车空气弹簧和横向减振器等关键部件的运行状态, 针对车体垂向加速度振动信号, 提出了小波包能量矩的列车状态估计方法。首先分析车体垂向振动特征, 对不同工况和不同速度下的信号进行小波包分解, 并重构能量较大的频带信号, 再计算各频带的小波包能量矩特征, 不同频带信号的小波包能量矩变化反映了列车运行状态的改变。将不同频带的小波包能量矩组成特征向量, 最后用支持向量机进行故障识别。实验数据仿真分析表明, 列车空簧失气故障和横向减振器失效故障识别率为100%, 说明该方法能很好地估计出高速列车的故障状态。     

基于小波与小波包的变速器故障特征提取

本文结合自适应小波变换滤波去噪方法与小渡阈值去噪方法,提出了一种可用于变速器故障振动信号去噪的双层滤波去噪算法.该算法的滤波过程分为两层,第一层滤波采用自适应小波变换滤波算法;第二层滤波采用经典的小波阈值去噪算法对信号进行二次去噪.最后,将去噪后的故障信号采用小波包进行了分解,并提取了小波包频带能量作为故障特征向量.     

改进粒子滤波在汽轮机故障诊断中的应用

针对汽轮机的振动信号容易受到较为复杂的随机噪声污染,提出了一种改进粒子滤波的振动信号降噪方法;首先建立采集振动信号的数学模型,将其作为粒子滤波的状态方程;然后利用小波分析提取采集振动信号的背景噪声,将其和状态信号一起作为观测信号,得到观测方程,把降噪问题转化成在状态空间模型下的滤波问题;由于采用序贯重要性采样的粒子滤波存在着样本退化问题,在重采样阶段采用了一种权值排序、优胜劣汰的重采样算法,就是对各粒子的归一化权值从小到大的排列顺序,并根据权值方差大小淘汰粒子,从而得到了改进的粒子滤波算法,在一定程度上解决了标准粒子滤波的退化问题;进而运用改进粒子滤波算法对振动信号进行降噪处理,降噪前信号和降噪后信号分别通过小波包分解系数求取频带能量,根据各个频带能量的变化提取故障特征向量浓缩了汽轮机振动故障的全部信息,对提取的故障特征向量应用诊断识别算法进行故障模式识别;通过对比降噪前信号和降噪后信号的故障诊断识别率,证明了改进粒子滤波在汽轮机故障诊断中的应用效果更佳。     

基于谐波小波包和IAGA-SVM的滚动轴承故障诊断

传统方法在诊断滚动轴承故障时受人为因素影响,故障成因复杂,因此在已有理论上提出一种基于谐波小波包和自适应支持向量机相结合的捣固车故障诊断方法。谐波小波包对不同故障下的振动信号展开分解及重构后所提取的频带能量即为特征向量,再把特征值输入支持向量机(SVM)模型中训练并对核函数和惩罚系数进行优化。用自适应支持向量机构建从特征向量到故障类型间的对应,从而完成滚动轴承故障的诊断。该方法能高效准确地诊断出故障类型且有实用价值。通过与GA-SVM及AGA-SVM对比,证明此方法在故障诊断领域中的卓越性。     

电机故障诊断的仿真研究

研究电机故障诊断问题.针对电机信号具有非平稳和随机性特点,为保证电机运行的安全性,准确进行故障诊断,传统方法不能有效识别故障信号特征,导致故障识别准确率低,现提出一种基于小波分析和神经网络相结合的电机故障诊断方法.采用小波包变换技术对电机故障振动信号进行去噪处理,然后利用小波包分解系数计算各子频带能量值,根据能量值的变化构建故障特征向量,利用将特征向量作为RBF神经网络的输入进行故障识别,并在Matlab仿真平台上进行仿真.仿真结果表明方法提高电机故障诊断的准确率,有效克服了传统方法存在不足,同时缩短了电机故障诊断的时间.     

基于多小波包的齿轮故障诊断方法研究

提出了一种全新的基于多小波包的齿轮箱故障诊断方法。在机械故障诊断领域,小波分析已经被应用在利用齿轮振动信号进行的故障诊断中。由于小波函数空间在高尺度上频带较宽,因此隐藏在信号中的在较高频段发生的窄带故障信号的频率成分不能被精确地诊断。提出的多小波变换,通过划分小波变换不同层的频带克服了单小波(标量小波)系统的这种缺陷。通过多小波包变换,可以自动并精确地划分不同小波包结点的频率段,从而对频率段较窄的瞬变故障信号进行精确的诊断。对齿轮箱的仿真实验结果表明,应用多小波包系统,不但可以对齿轮系统中包含瞬变现象的故障信号进行诊断,而且可以精确确定齿轮中坏齿的位置。     

基于小波包能量谱的往复式隔膜泵故障诊断研究

针对往复式隔膜泵故障的多元性、不确定性和并发性的特点,提出了基于小波包能量谱的往复式隔膜泵故障诊断方法。小波包能将振动信号分解到不同子频带,通过各子频带信号的能量变化反映设备运行状况。通过采集往复式隔膜泵振动信号,进行小波包分解为多个子频带,求出各频带的能量和能量比例,然后对比故障振动信号和正常振动信号的频带能量谱比例图,找出发生故障的频带,进而找出往复式隔膜泵的故障特征频率,诊断出故障。实验表明:通过小波包能量谱对往复式隔膜泵进行故障诊断是有效可行的。     

基于多小波包的齿轮故障诊断方法研究

提出了一种全新的基于多小波包的齿轮箱故障诊断方法.在机械故障诊断领域,小波分析已经被应用在利用齿轮振动信号进行的故障诊断中.由于小波函数空间在高尺度上频带较宽,因此隐藏在信号中的在较高频段发生的窄带故障信号的频率成分不能被精确地诊断.提出的多小波变换,通过划分小波变换不同层的频带克服了单小波(标量小波)系统的这种缺陷.通过多小波包变换,可以自动并精确地划分不同小波包结点的频率段,从而对频率段较窄的瞬变故障信号进行精确的诊断.对齿轮箱的仿真实验结果表明,应用多小波包系统,不但可以对齿轮系统中包含瞬变现象的故障信号进行诊断,而且可以精确确定齿轮中坏齿的位置.