农田水利设备中抽水泵机械振动故障检测方法

针对抽水泵机械振动故障检测中存在的检测效果差的问题,提出一种新的农田水利设备中抽水泵机械振动故障检测方法。分析农田水利设备中抽水泵机械振动信号,提取任意时段特征频率,采用小波包多层分解滤除噪声。对不同数组统计和分析,通过多尺度模糊熵提取抽水泵机械振动故障特征;优化选择测点和特征向量,结合最小二乘支持向量机( LSSVM ),采用多层结构进行多次特征学习,区分故障特征,实现抽水泵机械振动故障检测。实验结果表明,采用所提方法可准确提取抽水泵机械振动故障信号,并且能够准确区分正常信号和故障信号,验证了该方法的可行性。     

基于多重分形的旋转机械振动故障检测方法

为获取更加准确的旋转机械振动故障检测结果，提出基于多重分形的旋转机械振动故障检测方法。通过建立旋转机械振动信号采集模型，获取振动信号，采用小波域维纳滤波算法对振动信号去噪处理。分析不同条件下的振动数据，同时引入多重分形方法提取旋转机械振动信号故障特征，通过核模糊C均值聚类算法区分正常信号和故障信号，最终实现旋转机械振动故障检测。实验结果表明，所提方法进行旋转机械振动故障检测率较高，漏检率较低，检测时间较短，可以快速准确地完成旋转机械振动故障检测。     

基于CMMFDE与多传感器信息融合的旋转机械故障诊断研究

采用单一传感器采集的振动信号难以准确描述旋转机械动态特性,导致提取的故障特征无法准确辨识旋转机械故障。针对这一缺陷,提出了一种基于复合多元多尺度波动散布熵(CMMFDE)、多传感器信息融合和哈里斯鹰算法优化极限学习机(HHO-ELM)的旋转机械故障诊断方法。首先,引入复合多元粗粒化处理,提出了CMMFDE方法,避免了传统单变量分析方法只能处理单一通道振动信号而导致特征的表征性能不足的缺陷,增强了故障特征的表征性能;随后,利用布置在旋转机械不同部位的传感器收集了多种类型的信号,组成混合多通道信号,并进行了CMMFDE分析,构建了故障特征;最后,采用HHO对极限学习机的参数进行了自适应优化,并对特征样本进行了训练和测试,完成了旋转机械的故障识别工作;利用齿轮箱、离心泵两种典型的旋转机械数据集进行了实验分析。研究结果表明：该方法对多个通道的信号进行分析时,所获得的准确率达到了100%和98%,优于对单个通道信号进行分析时获得的准确率,同时CMMFDE方法的准确率和特征提取时间均优于精细复合多元多尺度熵(RCMMSE)、精细复合多元多尺度模糊熵(RCMMFE)、精细复合多元多尺度排列熵(RCM...     

基于多尺度模糊熵的旋转机械故障诊断研究

从旋转机械振动信号复杂度分析的角度,展开相关特征熵提取方法的研究,构造出一组能够有效区分不同故障状态振动信号的多尺度模糊熵。考虑到传统故障模式识别方法对于先验知识过度依赖的理论缺陷,将生物识别领域基于变量预测模型的模式识别方法引入到旋转机械故障诊断之中,并在实例中进行了应用,表明该方法的有效性。     

基于迭代自适应多尺度形态滤波的滚动轴承故障诊断

针对工业现场强噪声背景下振动信号特征信息提取困难和单尺度形态滤波时尺度选择的盲目性和随意性的问题,基于自适应多尺度形态分析(AMMA)的思想提出了一种迭代自适应多尺度形态分析(IAMMA)的滤波方法。该方法对振动信号进行多尺度形态差值迭代运算,每次采用的结构元素尺度逐渐增大,然后求多次滤波结果的平均值,达到滤除噪声成分的目的。对仿真信号和滚动轴承故障信号进行分析,结果表明,IAMMA较AMMA能够选取更为合适的结构元素尺度,提取更多的故障特征信息,滤波效果更佳,与Hilbert包络解调方法相比处理过程更加简捷,从而为轴承的故障诊断提供了一种有效的方法。     

小波尺度谱同步平均在弱信息识别中的应用

旋转机械的早期故障特征微弱,容易受到噪声的干扰,不容易准确识别.而旋转机械发生故障时其振动信号往往是非平稳信号,不同的非平稳性对应不同的故障状态.连续小波变换可以通过伸缩平移变换对信号进行多尺度细化分析,能够在不同的尺度上描述信号的局部特征,因此有利于故障信号的检测.时域同步平均可以削弱观测信号中的随机成分,降低噪声干扰,提取与平均周期相关的确定性信号,提高信噪比.结合小波变换和同步平均的优点,提出小波尺度谱同步平均的方法.对多周期的振动信号进行小波连续变换,并进行尺度谱重排,获得重排小波尺度谱;根据信号的周期性,对尺度谱进行同步平均,同步平均后的尺度谱可以有效地抑制干扰噪声,识别弱故障信息.通过仿真分析和实例分析验证了本方法的有效性,为旋转机械的早期故障诊断提供了新方法.     

基于几乎周期时变AR模型的故障早期预报

针对旋转机械振动信号具有循环平稳性的特点,提出一种基于几乎周期时变AR模型的故障早期预报方法,推导了基于循环统计量的辨识算法,其具有抑制加性平稳噪声的优点;并利用该模型对转子早期碰摩试验数据进行了分析,首先根据正常状态数据辨识模型参数,然后对故障状态时的残差信号进行峭度分析,结果表明该方法可以检测早期故障并预报未知故障。     

齿轮箱故障振动信号的阶比多尺度形态学解调

为从非平稳转速齿轮箱故障振动信号中提取包含故障信息的特征频率,提出阶比多尺度形态学解调方法,该方法采用线调频小波路径追踪算法获得齿轮箱转速信号,根据转速信号对时域振动信号进行等角度重采样,并用基于信号局部峰值的方法确定多尺度形态学分析的结构元素,用各结构元素对重采样信号进行形态学操作,对操作结果的平均值做频谱分析,以完成阶比多尺度形态学的解调过程。由于噪声与线调频基元函数的相似性很小,使得线调频小波路径追踪算法能从低信噪比的时域振动信号中准确获得转速信号,而多尺度形态学解调是对各尺度形态学分析结果的平均值进行频谱分析,能有效地抑制噪声,从而使得该方法具有很好的抗噪性能,适合用于工程实际中转速波动齿轮箱振动信号的分析,仿真分析和应用实例证明该方法的有效性和优越性。     

面向转子故障特征提取的多尺度拉普拉斯特征映射方法

融合多尺度分解理论和流形学习思想,提出了一种面向转子故障特征提取的多尺度拉普拉斯特征映射算法。首先对转子故障振动信号进行多尺度小波包分解,提取各独立频带信号的最优尺度小波熵,构建特征参量矩阵并估计其固有维数,然后通过拉普拉斯特征映射将特征参量数据嵌入到低维本征空间,得到故障的最敏感特征,最后融合决策实现故障的准确识别。实验表明,相对于主成分分析算法、局部线性嵌入算法和拉普拉斯特征映射算法,多尺度拉普拉斯特征映射方法提取的转子故障信号特征更容易识别。     

基于多稳随机共振的机电设备故障诊断研究

针对机械轴承早期故障诊断提出了多稳随机共振检测方法。分析了系统参数对多稳系统结构的影响,研究了高斯噪声背景下基于多稳随机共振的微弱信号检测方法。采用平均输出信噪比作为衡量指标,以多频微弱信号为待测信号进行数值仿真,并将其应用于滚动轴承故障信号检测中,实验结果均表明,该方法对早期故障振动信号具备准确的诊断能力,为其应用于工程实践奠定了基础。     

基于多元经验模态分解的旋转机械早期故障诊断方法*

针对旋转机械早期微弱故障诊断问题,提出了基于多元经验模态分解的旋转机械早期故障诊断新方法。首先将多个加速度传感器合理布置在轴承座的关键位置,同步采集多通道振动信息;再利用多元经验模态分解同时对多通道振动信号进行自适应分解,得到一系列多元IMF分量;最后,依据峭度准则和相关系数从中选取包含故障主要信息的IMF分量进行信号重构,提取故障特征。多元经验模态分解方法克服了EMD等方法在进行多通道数据融合时缺乏理论依据的局限性。仿真信号和旋转机械故障信号的实验结果表明,该方法明显优于EEMD方法,对齿轮和滚动轴承故障的检测精度更高,可以在强背景噪声情况下更好地提取出故障冲击特征。     

基于形态学的边缘检测研究

针对传统形态学边缘检测算子的局限性及适用范围,提出一种新的基于数学形态学的边缘检测方法,该方法在传统的形态学边缘检测算子上加以改进,是一种多尺度多结构元素相结合的形态学边缘检测方法.通过对实验图像的分析表明,在有效取得图像边缘的同时,对椒盐噪声和高斯噪声都有很好的抑制作用,是一种较好的改进算法,具有一定的实用性.     

小波分析在振动信号去噪中的应用

旋转机械振动信号是监测和诊断设备运行状态的重要信息,但是采样信号不可避免地受到各种噪声和干扰的污染。介绍了采用小波分析对振动信号进行去噪处理。通过对噪声信号的特性分析,用一维小波对信号进行分析和研究,并在MATLAB环境下对信号进行详尽的仿真研究,验证了小波去噪的优越性,并总结了应用小波去噪的一些实际经验。     

基于数学形态变换的转子故障特征提取方法

基于非线性数学形态变换提出旋转机械故障特征提取的新方法.由数学形态变换构成的形态滤波器可以有效地提取出信号的边缘轮廓以及形状特征,通过选取不同长度的形态结构元素,采用组合形态滤波器将旋转机械故障信号分解到不同频带上,故障信号被分解成基频成分、故障成分及高频噪声三部分,在分解过程中,信号长度没有减少,没有信息的丢失;将分解得到的故障成分单独提取出来进行分析,可以更准确描述故障特征;对实际碰摩故障信号进行形态学分解后,提取出故障成分,采用Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang transform,HHT)对分解前后的信号进行对比分析,验证了方法的有效性,表明基于形态变换的信号特征提取可以更准确刻画故障的非平稳特性,提高了分析效果,并具有计算简单、快速的优点.     

基于盲源分离与小波降噪的旋转机械故障分析

基于小波降噪和盲源分离相结合对机械信号进行分离与故障诊断。首先使用经分析选择的较好小波阈值对非平稳振动信号进行降噪,然后运用盲源分离技术分离出激振信号,结果表明利用小波阀值降噪后进行盲源分离时分离信号与源信号相似系数优于直接盲源分离;将小波降噪和盲源分离相结合应用于某燃气轮机的实测故障信号提取,诊断出转子发生了不平衡及碰摩等故障现象,与实测情况相符,有效说明了该方法在旋转机械故障诊断中的实用性。     

基于PCI数据采集卡的旋转机械阶比跟踪算法与实现

介绍了一种用于旋转机械振动信号分析的阶比跟踪方法，以及基于PCI数据采集卡的具体实现方法。由于旋转机械振动信号的振动频率和轴的转动频率有一定的比值关系，所以，采用时域同步滤波可消除与回转频率无关的噪声干扰，提取与转速直接相关的周期信号。     

基于多尺度融合技术的图像边缘检测

根据边缘检测离散准则,利用数值方法求出该准则下边缘检测的最优线性滤波器及对应的平滑算子,设计平滑滤波窗算子,将其与嵌入可信度方法相结合进行边缘检测;同时充分利用边缘信息的多尺度特性,根据小尺度下图像边缘细节信息丰富、边缘定位精度高,大尺度下图像边缘稳定、抗噪性好等特点,将检测到的多尺度边缘进行融合,得到精确的单像素宽边缘。实验结果表明,该方法不仅能准确检测出边缘图像,而且能有效地抑制噪声,是边缘检测的一种较好的实用方法。     

旋转机械振动信号的小波包分解及故障检测

研究了旋转机械振动信号的特点，指出传统的波形分析和频谱分析存在的问题。提出了从小波包分解序列图和小波包能量分布图两个方面对振动信号分析的方法，赋予小波变换和小波包分解的结果以明确的物理意义，通过测试数据分析旋转机械的三种典型故障在时域、步域及时频域所反映的信息特征，从而表明了该方法的可行性及对故障检测的有效性。     

基于 VMD 的数控机床旋转机械运行路径偏离故障检测方法

为精准提取数控机床旋转机械设备故障信息,量化数控机床旋转机械运行路径偏离程度,提出一种基于 VMD 的旋转机械运行路径偏离故障检测方法。分析数控机床旋转机械设备运行频率和振动情况,运用突变检测算法优化采集效率,使用自适应脉冲法采样机械信号;创建约束变分模型,利用遗传算法搜索信号变量最优值,通过 VMD 法分离信号频域分量,提取机械信号故障特征;通过聚类法评估路径偏离水平,构建胶囊网络进行路径偏离故障检测,利用 squash 函数挤压处理胶囊矢量并提升矢量维度,运用特征编码和归一化处理获得高精度偏离故障检测输出值。实验结果表明,所提方法检测的数控机床旋转机械运行路径偏离故障效果较好,且检测效率较高。     

Construction of customized redundant multiwavelet via increasing multiplicity for fault detection of rotating machinery

Fault detection from the vibration measurement data of rotating machinery is significant for avoiding serious accidents. However, non-stationary vibration signal with a large amount of noise makes this task challenging. Multiwavelet not only owns the advantage on multi-resolution analysis but also can offer multiple wavelet basis functions. So it has the possibility of detecting various fault features preferably. However, the fixed basis functions which are not related to the given signal may lower the accuracy of fault detection. Moreover, another major intrinsic deficiency of multiwavelet lies in its critically sampled filter-bank, which causes shift-variance and is harmful to extract the feature of periodical impulses. To overcome these deficiencies, a new method called customized redundant multiwavelet (CRM) is constructed via increasing multiplicity (IM). IM is a simple method to design a series of changeable multiwavelet which are available for the subsequent optimization process. By the rule of the envelope spectrum entropy minimum principle, optimal multiwavelet is searched for. Based on the customized multiwavelet filters, the filters of CRM can be calculated by inserting zeros. The proposed method is applied to analyze the simulation, gearbox and rolling element bearing vibration signals. Compared with some other conventional methods, the results demonstrate that the proposed method possesses robust performance in detecting fault features of rotating machinery.