基于PPCA消噪的譜峭度、循環(huán)雙譜方法及其在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷中的應(yīng)用研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械的早期故障信號(hào)是非常微弱的,易被強(qiáng)烈的噪聲所掩蓋,為能有效地提取和診斷出故障特征,常采用現(xiàn)代信號(hào)處理方法。而現(xiàn)代信號(hào)處理方法在機(jī)械故障診斷領(lǐng)域中迫切需要解決的重點(diǎn)課題之一就是信號(hào)消噪和故障特征提取方法的研究。為此,本文選擇具有沖擊循環(huán)平穩(wěn)故障特征的滾動(dòng)軸承和齒輪,針對(duì)消噪和故障特征提取方法進(jìn)行理論及應(yīng)用研究,這對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷理論和方法應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　論文重點(diǎn)內(nèi)容之一是基于概率主元分析(PPCA)消噪技術(shù)的研究

2、。一般說(shuō),只有明確信號(hào)中所有變量的概率分布形式,才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的消噪。而PPCA是在假定原信號(hào)各變量都符合一定概率分布形式的前提下,由噪聲和主元變量的線(xiàn)性組合而產(chǎn)生的生成模型,所以可用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的有效消噪。和傳統(tǒng)只從因子分析法描述解釋的角度說(shuō)明,PPCA模型生成和消噪過(guò)程不同,本文著重從模型自身研究了其生成過(guò)程、參數(shù)估計(jì)算法和降維消噪原理。對(duì)數(shù)字仿真信號(hào)和實(shí)驗(yàn)信號(hào)作消噪預(yù)處理并結(jié)合不同的方法進(jìn)行故障診斷,對(duì)比分析消噪前后的信噪比和故

3、障診斷結(jié)果表明:PPCA消噪方法可有效地提高信噪比并準(zhǔn)確診斷出故障特征。
　　論文重點(diǎn)內(nèi)容之二是基于譜峭度的故障特征提取方法及其應(yīng)用研究。理論上,對(duì)高斯過(guò)程譜峭度為零,而對(duì)于故障沖擊成份計(jì)算的譜峭度值會(huì)很大,為此譜峭度能檢測(cè)沖擊信號(hào)。因?yàn)樽V峭度可看成在一組濾波器組中分別計(jì)算每一個(gè)頻率位置的峭度而得到,所以應(yīng)用譜峭度法的目的就是提供一組最優(yōu)的濾波器參數(shù)使得信號(hào)的信噪比最大。本文針對(duì)條件非平穩(wěn)信號(hào)推導(dǎo)了譜峭度定義的統(tǒng)計(jì)公式,并從信號(hào)能

4、量的角度給出了物理意義,最后研究了基于短時(shí)傅里葉變換(STFT)的譜峭度與最優(yōu)帶通濾波器參數(shù)的關(guān)系。對(duì)數(shù)字仿真信號(hào)和實(shí)驗(yàn)信號(hào)基于PPCA消噪和譜峭度的混合故障方法診斷,結(jié)果表明由譜峭度獲得的最優(yōu)濾波器參數(shù)構(gòu)建帶通濾波器對(duì)信號(hào)濾波,可提高信噪比并在包絡(luò)譜中清晰準(zhǔn)確地診斷出故障特征。
　　論文重點(diǎn)內(nèi)容之三是基于循環(huán)雙譜的故障特征提取方法及其應(yīng)用研究。對(duì)循環(huán)平穩(wěn)信號(hào),二階以上的高階循環(huán)累積量在理論上對(duì)高斯過(guò)程是免疫的,因此,高階循環(huán)累積