基于約束ICA的旋轉機械混合故障診斷方法研究.pdf

1、在生產生活中位于關鍵環(huán)節(jié)的旋轉機械，人們對它們的可靠性要求非常高，實現對其進行狀態(tài)監(jiān)測和實時快速故障診斷就變得十分必要和重要。旋轉機械故障診斷多以設備運行過程中產生的振動信號為載體，通過信號處理方法，得到感興趣的信號與信息。在旋轉機械運行過程中，由不同的振動源激勵產生的振動信號經過系統(tǒng)的混合作用產生傳感器的觀測信號。尋找相關的方法將表征故障類型的信息從觀測信號中分離或提取出來就成為旋轉機械混合故障診斷需要完成的任務。
　　本文以不

2、同類型的混合故障為研究重點，將主要分析旋轉機械中振動信號的混合形式，根據齒輪嚙合振動模型和軸承的故障響應模型，建立旋轉機械混合故障仿真振動信號，使用獨立分量分析（ICA）方法對仿真振動信號進行診斷分析，分離出每一個故障振動信號。通過對比分析仿真振動信號的分離結果，說明了ICA方法在混合故障診斷方面的不足與局限性。
　　針對ICA方法在分離過程中存在的問題，考慮旋轉機械中故障零部件與傳感器安裝狀態(tài)之間的空間分布信息和故障信號本身的時

3、頻域先驗信息，將不同類型的約束條件融入到傳統(tǒng)的獨立分量分析方法中，形成基于空間約束的獨立分量分析與基于時間約束的獨立分量分析故障信號提取方法。首先將空間約束條件引入到獨立分量分析方法中，提出適用于旋轉機械系統(tǒng)的空間約束獨立分量分析（SCICA）方法；著重說明空間約束條件的獲取與處理過程，以及空間約束ICA算法的實現。然后將故障信號的特征頻率作為時間約束條件，將時間約束條件具體化為時間參考信號，引入基于參考信號的獨立分量分析（ICA-RT

4、）方法；同時，使用空間約束條件生成空間參考信號代替時間參考信號，提出基于空間參考信號的獨立分量分析（ICA-RS）方法。
　　在齒輪箱動態(tài)模擬系統(tǒng)平臺上進行實驗，測試不同類型的混合故障振動信號，使用基于分離思想的ICA方法和基于提取思想的SCICA、ICA-RS和ICA-RT方法對混合故障信號進行診斷，通過對比分析不同方法的診斷結果，可以看出基于約束的ICA方法成功地將故障振動信號提取了出來，并且空間約束ICA在穩(wěn)定性和精確性方面