改进ITD和切片双谱的曳引机减速器故障特征提取

为有效识别曳引机减速器的故障特征频率,提出基于改进固有时间尺度分解(ITD)和切片双谱的故障诊断方法,采用分段三次Hermit插值求取信号的包络线,将减速器故障信号分解为若干个固有分量,选取相关分量并求取切片双谱,通过对比正常状态下频谱图与切片双谱,在剔除非二次相位耦合信息的基础上找到故障特征频率。通过仿真验证和诊断实例证明改进ITD和切片双谱能够有效剔除非二次相位耦合信息,实现对故障特征的准确提取。     

一种基于对角切片高阶谱的故障识别方法

针对轴承故障信号中调制信号二次相位耦合的特点,提出了一种基于对角切片高阶谱的故障识别方法。该方法利用希尔伯特变换构造原始信号的解析信号,在高阶谱分析的基础上求其对角切片谱,可以有效地分析二次相位耦合引起的非线性信号。通过理论分析和轴承故障诊断实例,表明该方法可以有效地抑制噪声,提取振动信号的非线性特征,完成对轴承外圈故障和内圈故障特征的识别。     

基于IITD和包络信号1.5维谱的轴承故障诊断

为了有效识别轴承的早期故障特征,提出了一种基于改进的本征时间尺度分解(IITD)结合包络信号1.5维谱的轴承故障诊断方法。IITD方法是将端点延拓引入到传统的本征时间尺度分解(ITD)当中,用于改善其端点效应。轴承振动信号经IITD分解后得到一组PR分量和一趋势项,对PR分量的包络信号进行1.5维谱分析。结果表明,IITD分解得到的PR分量包络信号的1.5维谱,可以准确提取轴的转动频率、内圈故障特征频率和外圈故障特征频率,从而实现了轴承故障的有效诊断,证明了该方法的有效性和实用性。     

基于IHT与切片双谱的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承的故障诊断问题,提出一种基于迭代希尔伯特变换(Iterative Hilbert Transform,IHT)与切片双谱相结合的滚动轴承故障诊断方法。基于IHT方法对原始的振动信号进行了分解,得到若干个含有故障特征信息的幅值包络分量,并对每个幅值包络分量的切片双谱进行计算,由二次相位耦合产生的非线性特征提取出滚动轴承故障的特征频率信息。仿真信号分析结果表明,该方法可有效抑制噪声对IHT方法的影响,诊断效果良好,证明了该方法的有效性。     

基于CITD和同态滤波解调的滚动轴承故障诊断方法

针对轴承故障振动信号的非平稳特征和本征时间尺度分解(intrinsic time-scale decomposition,ITD)方法的缺点,提出了基于三次多项式的本征时间尺度分解方法(cubic polynomial-based intrinsic time-scale decomposition,CITD)和同态滤波的解调方法。首先采用CITD方法对轴承振动信号进行分解,将其分解为若干个合理旋转(proper rotation,PR)分量之和,然后用相关系数筛选出最能表征故障信息的PR分量进行重构,最后对重构信号运用同态滤波解调来提取故障特征。仿真信号与轴承故障诊断工程实例的分析验证了该方法的有效性。     

基于CITD和同态滤波解调的滚动轴承故障诊断方法

针对轴承故障振动信号的非平稳特征和本征时间尺度分解(intrinsic time-scale decomposition,ITD)方法的缺点,提出了基于三次多项式的本征时间尺度分解方法(cubic polynomial-based intrinsic time-scale decomposition,CITD)和同态滤波的解调方法。首先采用CITD方法对轴承振动信号进行分解,将其分解为若干个合理旋转(proper rotation,PR)分量之和,然后用相关系数筛选出最能表征故障信息的PR分量进行重构,最后对重构信号运用同态滤波解调来提取故障特征。仿真信号与轴承故障诊断工程实例的分析验证了该方法的有效性。     

一种航空发动机中介轴承故障诊断方法

针对航空发动机中介轴承振动信号故障微弱,故障特征难提取的问题,提出了基于固有时间尺度分解(ITD)和近似熵(AE)结合随机森林(RF)的航空发动机中介轴承故障诊断方法。首先,利用航空发动机中介轴承试验台模拟并采集轴承在正常、外圈故障、滚动体故障三种状态下的振动信号;然后通过ITD方法将非平稳、非线性的中介轴承振动信号分解成一组固有旋转分量(PR),计算其近似熵;最后,将不同尺度的近似熵值作为特征向量,输入到随机森林分类器模型中进行分类识别与故障诊断。研究表明,该方法能有效提取出机匣表面振动信号中微弱的中介轴承振动故障信号特征,故障诊断准确率高,具有工程实用性。     

基于MED-ITD和CICA的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障诊断在实际中受到噪声影响,故障难以识别的问题,提出了一种基于最小熵反褶积(MED)和固有时间尺度分解(ITD),并结合约束独立分量分析(CICA)的方法。首先,通过MED对轴承故障信号进行降噪,以滤除噪声信号,增强信号冲击成分;然后,通过ITD对降噪信号进行分解,选择合适的筛选分量进行重构;最后,采用CICA方法对重构信号进行盲源分离,通过希尔伯特包络谱进行分析提取出准确的故障信号,并经过试验验证了所提方法的有效性。     

基于ITD与排列熵的往复压缩机故障特征提取方法研究

针对往复压缩机振动信号的非平稳、非线性和特征耦合特性,提出了基于ITD与排列熵的往复压缩机轴承故障特征提取方法.利用ITD方法将各状态振动信号分解为一系列PR分量,依据相关性系数选择代表故障状态主要信息的PR分量,计算其排列熵形成有效的特征向量.以平均样本距离为特征向量可分性标准,对比了ITD与近似熵方法所提取特征向量,结果表明此法具有更好的可分性.     

基于MED-EMD和切片双谱的滚动轴承故障特征提取

针对风电齿轮箱中轴承故障信号非线性、非平稳的特点,提出了基于最小熵反褶积(MED)、经验模态分解(EMD)和切片双谱相结合的方法来提取轴承的微弱故障特征。通过MED-EMD将原始信号降噪分解为多个本征模态函数(IMF),对与原始信号相关性强的IMF分量进行切片双谱分析,从而提取微弱故障特征频率。对仿真信号和风电齿轮箱轴承实测信号的分析表明:选取MED作为EMD的前置滤波器能够弥补强背景噪声下EMD分解的不足,切片双谱分析能够抑制高斯噪声,提高信噪比,得到了风电齿轮箱故障产生于中间齿轮轴电动机侧轴承内圈点蚀的正确判断。     

基于ITD-KICA盲分离降噪的滚动轴承故障特征提取

滚动轴承在实际工况下的故障信号和故障信息常常淹没于噪声中,传统的故障特征提取方法很难有效提取出轴承故障特征信息。因此,采用时间固有尺度分解(ITD)和核独立分量分析(KICA)相结合的信噪盲分离分析法降噪。对轴承信号进行ITD分解,根据相关系数将分解得到的PRC分量重组以及构建虚拟噪声通道,利用KICA解混实现故障信号与噪声信号分离,对信噪分离后的有效分量信号做包络谱的分析。通过仿真及轴承故障实验分析和对比表明,该方法能有效提取轴承的故障特征。     

基于对角切片谱和灰色关联度的滚动轴承内圈损伤程度评价方法研究

针对滚动轴承前期故障特征信息微弱且易受噪声影响,导致轴承故障损伤程度难以判断的问题,提出一种基于三阶累积量对角切片谱和灰色关联理论的新方法,来获取轴承故障部位以及损伤直径大小。利用三阶累积量对角切片谱抑制高斯噪声以及能够识别二次相位耦合信号等特性,判断出轴承故障部位信息;利用灰色关联理论对三阶累积量对角切片数据进行峭度指标、脉冲指标以及裕度指标分析,得到轴承前期故障损伤程度曲线图。通过该方法对实际信号进行分析,非常清楚的得到轴承故障部位以及损伤直径大小,表明了该方法的可行性以及实用性。     

基于变分模态分解和奇异值差分谱的轴承故障诊断方法

为有效地提取出轴承故障的特征频率,提出了基于变分模态分解(VMD)和奇异值差分谱(SVDS)相结合的轴承故障诊断方法.该方法主要有三个步骤,一是通过VMD对轴承故障信息进行分解,并得到若干个不同频段的分量信号;二是选取有效的分量信号构建Hankel矩阵,并对该矩阵进行奇异值分解,由此得到SVDS曲线;三是通过SVDS曲...     

基于ITD样本熵与PNN的自动机故障诊断

针对自动机振动信号短时、非平稳、高冲击的特性,本文提出一种运用固有时间尺度分解(ITD)样本熵和概率神经网络(PNN)进行故障诊断的方法。首先将ITD引入自动机的故障诊断中,通过对ITD分解得到前五层重构信号提取的时频特征来验证ITD方法的有效性,并对信号进行样本熵提取,把其作为特征向量分别用概率神经网络和BP神经网络对自动机进行故障模式识别。实验结果表明:概率神经网络相对于BP神经网络可以提高故障分类的正确率,从而验证了ITD样本熵与PNN的自动机故障诊断方法的优越性。     

基于ITD分形模糊熵的轴承早期故障诊断

针对滚动轴承早期故障振动信号信噪比低、单一故障特征难以实现在整个复杂非线性状态空间上准确分类的局限,提出了基于本征时间尺度分解(intrinsic time-scale decomposition,简称ITD)和分形模糊熵的轴承早期故障智能诊断方法.首先,利用改进的ITD方法将包含大量背景噪声的非线性非平稳振动信号自适应地分解为不同频段的合理旋转(proper rotation,简称PR)分量;然后,提取蕴含故障信息的PR分量的分形维数和模糊熵,组成联合特征向量;最后,采用适合小样本模式识别的最小二乘支持矢量机(least squares support vectors machine,简称LSSVM)方法对故障类型进行分类.通过4种运行状态的滚动轴承实验表明,该方法能有效性地应用于滚动轴承早期故障智能诊断.     

基于1.5维谱活跃频率的行星齿轮箱磨损故障诊断研究

行星齿轮箱中多种频率成分相互耦合导致无法提取故障特征,针对这一问题,提出了基于1.5维谱(三阶累积量一维对角切片谱)活跃频率的行星齿轮箱磨损故障诊断的方法。该方法先将1.5维谱能够识别的二次相位耦合推广到符合实际意义的二次频率耦合,再将解耦出的参与耦合频率与耦合产生频率逐点相乘,以得到其活跃频率;然后通过观察活跃频率与故障频率之间的关系,判断行星齿轮箱是否发生故障;实验部分首先运用该方法从仿真信号中提取出了活跃频率,然后通过搭建行星齿轮箱齿面磨损故障实验台采集振动信号,最后运用该方法提取出了其磨损故障特征频率。研究结果表明:传统的傅里叶变换方法不能提取出故障特征频率,基于1.5维谱活跃频率的磨损故障诊断方法能够从行星齿轮箱振动信号中提取出故障特征频率,实现了对行星齿轮箱磨损故障的诊断,对行星齿轮箱磨损故障诊断具有重要意义。     

基于VMD-LPP融合的轴承故障特征频率提取

为提高轴承故障特征频率的提取效果,提出了变分模态分解(VMD)和局部保持投影(LPP)相融合的轴承故障特征频率提取方法.该方法主要有三个步骤:一是利用VMD对信号进行分解,得到若干个本征模态分量(IMF),并将各分量组成高维信号矩阵;二是利用LPP对高维信号矩阵进行降维得到低维信号矩阵,而后进行信号重构,得到重构信号;三是对重构信号进行包络分析,根据包络谱中突出的频率成分判断轴承故障类型.轴承故障诊断实例验证了方法的有效性.     

基于ITD-形态滤波和Teager能量谱的轴承故障诊断

针对强背景噪声下滚动轴承振动信号故障特征信息难以提取的问题,提出了结合固有时间尺度分解(ITD)-形态滤波和Teager能量谱的滚动轴承故障特征提取与诊断方法。首先对滚动轴承振动信号采用ITD方法分解,得到若干个固有旋转分量;考虑到噪声主要分布在高频段,取前2个高频的固有旋转分量进行形态滤波,并将滤波后的信号与剩余固有旋转分量重构;对重构信号计算Teager能量算子并绘制Teager能量谱,从Teager能量谱中可以识别出故障特征。将本方法应用于滚动轴承的内圈故障和外圈故障诊断,结果表明ITD-形态滤波可以有效去除振动信号中的背景噪声并保留冲击特征,Teager能量谱可以直观并准确显示出故障特征。     

基于双谱估计的轴承非线性振动信号模式识别

当滚动轴承发生故障时,其产生的振动信号一般是包含较强噪声的非高斯和非线性耦合信号.本文对把高阶统计量用于滚动轴承非线性振动信号特征模式识别的方法进行了研究,提出了基于双谱估计的滚动轴承故障诊断方法.利用这种方法可以同时获得包含滚动轴承故障信号幅值和相位耦合信息的双谱特征图谱.实验研究表明,利用双谱图谱中不同的非线性耦合其故障特征模式不同的特点,可以快速地识别轴承的工作状态.     

基于ITD和短时傅里叶变换的故障诊断方法

根据固有时间尺度分解和短时傅里叶变换方法的优点,提出固有时间尺度分解和短时傅里叶变换相结合的故障诊断方法。采用ITD方法故障信号分解为若干个固有旋转分量和一个单调趋势项,提取特征信号并确定故障;运用短时傅里叶变换方法对分解的PR分量进行时频分析得到特性频率并进行相关预判断。以齿轮箱为试验对象进行诊断,结果表明,该方法可以有效地提取故障特征信号,并对隐藏的信号进行提取,实现有效诊断故障和预防故障发生。