基于Vold-Kalman跟蹤濾波的旋轉(zhuǎn)機(jī)械階比分析方法研究.pdf

1、階比分析技術(shù)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)分析和故障診斷的一項(xiàng)重要技術(shù)。當(dāng)前主要采用等角度重采樣加FFT方法進(jìn)行階比跟蹤，但這種方法只能得到階比譜圖和跟蹤階比譜圖，不能得到階比的時(shí)域提取。另外，旋轉(zhuǎn)機(jī)械由多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件組成，不同轉(zhuǎn)軸對(duì)應(yīng)的階比在頻率上會(huì)有交叉。而傳統(tǒng)的階比跟蹤方法只能參考一個(gè)基準(zhǔn)頻率，提取的階比分量波形會(huì)受到交叉階比的干擾，從而產(chǎn)生失真，基于Vold-Kalman跟蹤濾波的階比跟蹤技術(shù)能夠很好地解決這兩個(gè)問(wèn)題。本文基于Vold-Kal

2、man跟蹤濾波方法，研究了轉(zhuǎn)速曲線的計(jì)算方法，階比分量的提取，最后進(jìn)行了階比分析系統(tǒng)的研發(fā)，對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械特征分析有著非常重要的意義。
　　 轉(zhuǎn)速計(jì)算是階比分析的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是實(shí)現(xiàn)Vold-Kalman階比跟蹤的必要條件，對(duì)轉(zhuǎn)速的計(jì)算按有無(wú)轉(zhuǎn)速計(jì)兩種情況進(jìn)行了研究。對(duì)于有轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的情況，實(shí)現(xiàn)了基于一階數(shù)字微分和最小二乘五點(diǎn)三次平滑方法的轉(zhuǎn)速曲線計(jì)算方法。這種方法不僅大大減小了計(jì)算量和計(jì)算復(fù)雜程度，還減少或消除了轉(zhuǎn)速誤差和缺

3、陷。
　　 對(duì)于沒(méi)有轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)而只有振動(dòng)信號(hào)的情況下，提出了基于能量重心法IFE的轉(zhuǎn)速曲線計(jì)算方法。該方法與基于STFT峰值搜索的瞬時(shí)頻率估計(jì)方法相比，由于對(duì)信號(hào)進(jìn)行了整周期采樣處理，使得頻率分辨率能夠自適應(yīng)的變化，能量重心校正法的引入可以對(duì)誤差進(jìn)行修正，提高了分析精度，并減小了各相鄰譜線之間的干擾。
　　 基于Vold-Kalman跟蹤濾波方法，實(shí)現(xiàn)了階比分量的時(shí)域提取。該方法能夠從時(shí)域中直接分離各階比，且不產(chǎn)生相位

4、偏移。采用預(yù)處理共軛梯度法求解多軸階比，實(shí)現(xiàn)了鄰近和交叉階比分量的解耦提取。提出了一種無(wú)轉(zhuǎn)速計(jì)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械Vold-Kalman階比跟蹤方法，與需要轉(zhuǎn)速計(jì)的經(jīng)典Vold-Kalman階比跟蹤方法相比，該方法無(wú)需鑒相裝置，完全用軟件方式實(shí)現(xiàn)，是對(duì)現(xiàn)有方法的補(bǔ)充。
　　 最后，以VC++為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，研發(fā)了基于Vold-Kalman階比跟蹤技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械階比分析系統(tǒng)。其主要功能包括：轉(zhuǎn)速曲線、階比重采樣、幅值譜分析、階比譜分析、STFT