基于多穩(wěn)隨機(jī)共振的機(jī)械微弱故障信號特征提取方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)科技的不斷發(fā)展，提高機(jī)械設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)和故障診斷技術(shù)成為必然趨向。機(jī)械故障信號的檢測已成為一個(gè)重要的研究方向，廣泛應(yīng)用于通信、生物、物理等重要方面。本文針對隨機(jī)共振理論的不足和局限性，提出基于多穩(wěn)隨機(jī)共振的機(jī)械微弱故障信號特征提取方法，深入研究隨機(jī)共振小參數(shù)條件限制問題以及多穩(wěn)隨機(jī)共振方法在多頻微弱信號中的應(yīng)用。提出了基于小波變換和參數(shù)補(bǔ)償帶通多穩(wěn)隨機(jī)共振的多頻微弱信號檢測方法，為機(jī)械故障診斷提供了參考意義和應(yīng)用價(jià)值。<

2、br>　　針對極低信噪比下微弱信號難以檢測問題，提出了多穩(wěn)態(tài)隨機(jī)共振模型。首先，研究多穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)理論模型，包括朗之萬和?？恕绽士朔匠蹋蝗缓笸茖?dǎo)多穩(wěn)隨機(jī)共振的輸出信噪比公式，分析圖形系統(tǒng)地說明了系統(tǒng)參數(shù)與噪聲對信噪比的影響，調(diào)節(jié)參數(shù)和噪聲強(qiáng)度可以提高信噪比并找到最高信噪比時(shí)的最佳參數(shù)值。
　　針對隨機(jī)共振小參數(shù)條件限制問題，提出變尺度多穩(wěn)隨機(jī)共振檢測微弱信號方法。該方法首先對大頻率信號進(jìn)行尺度變換使之滿足隨機(jī)共振條件，然后將調(diào)整后的

3、小參數(shù)信號作為多穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的輸入端，有隨機(jī)共振現(xiàn)象產(chǎn)生，從輸出信號中可得到故障信號的頻率信息，并與雙穩(wěn)隨機(jī)共振方法得到的特征頻率進(jìn)行比較，仿真和實(shí)例結(jié)果均表明：相同條件下，多穩(wěn)隨機(jī)共振方法比雙穩(wěn)隨機(jī)共振方法得到的頻率準(zhǔn)確，有效地檢測出被噪聲淹沒的微弱信號，可以用于檢測軸承類故障。
　　對于強(qiáng)噪聲背景下多頻微弱信號不易檢測的問題，提出基于小波變換和參數(shù)補(bǔ)償帶通多穩(wěn)隨機(jī)共振的多頻微弱信號檢測的方法。首先采用參數(shù)補(bǔ)償?shù)窒枘犴?xiàng)的影響，然后

4、通過多尺度小波離散變換，得到多個(gè)不同尺度頻率的信號，調(diào)節(jié)各尺度信號的幅值大小使重構(gòu)的信號分別輸入到多穩(wěn)隨機(jī)共振系統(tǒng)中，信號幅值得到增強(qiáng)，最后用帶通濾波處理輸出信號，并進(jìn)行傅里葉變換處理，得到時(shí)頻圖，通過仿真實(shí)驗(yàn)及軸承實(shí)例和齒輪實(shí)例分析表明，該方法簡單易行，能夠有效地檢測多頻微弱信號并大大提高了輸出信噪比，與雙穩(wěn)隨機(jī)共振相比具有明顯的優(yōu)越性。
　　提出了色噪聲背景下隨機(jī)共振微弱信號的檢測。推導(dǎo)色噪聲和加性噪聲驅(qū)動的多穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)概