【摘 要】
:
机械振动信号是在多个振动源共同作用下的机体振动的测量,从中获得干净的振动源响应有利于故障演化过程的准确跟踪。旋转机械的工作特点决定了目标振动源的响应会以片段的形式重复地、相似地出现。对片段进行信号分解,利用同源相似性质确定各片段间共有的子分量,重构得到干净的振动源响应。本文研究了不同的信号分解方法及其组合对振动源响应的净化性能,并利用净化后的振动源响应研究了基于特征融合和相空间曲变的机械故障演化跟
【基金项目】
:
北京市自然基金“面上”项目“基于同源响应的减少设备健康监测系统误报警的新方法”;
论文部分内容阅读
机械振动信号是在多个振动源共同作用下的机体振动的测量,从中获得干净的振动源响应有利于故障演化过程的准确跟踪。旋转机械的工作特点决定了目标振动源的响应会以片段的形式重复地、相似地出现。对片段进行信号分解,利用同源相似性质确定各片段间共有的子分量,重构得到干净的振动源响应。本文研究了不同的信号分解方法及其组合对振动源响应的净化性能,并利用净化后的振动源响应研究了基于特征融合和相空间曲变的机械故障演化跟踪方法。主要研究内容包括:1.研究了多种信号分解方法的净化性能。将组成混合信号的多种不同的成分分解到不同的子分量上,是研究振动源响应净化的基础。利用多种信号分解方法(小波分解、EEMD、LMD、SSA、RSSD和MP)净化16组含不同噪声成分的混合信号,从子分量中各成分的能量占比、相关系数和信噪比等多个方面研究了各信号分解方法的净化性能。2.研究了基于多层分解的旋转机械振动源响应净化方法。根据旋转机械同一故障源产生的振动响应具有分布规律性和模式相似性,研究了旋转机械振动源响应的净化原理,提出了一种改进的共有成分选择方法,并利用实测信号进行了验证。同时,在单层信号分解方法无法完整准确分离冲击响应和噪声的基础上,研究了不同信号分解方法组合的多层分解方法(双层、三层和四层)对复杂混合信号的净化性能,并提出了一种具有广泛适用性的SSA+MP+RSSD的三层分解方法。利用仿真信号和实测信号对SSA+MP+RSSD进行验证,实验结果均表明该方法的有效性。3.研究了基于特征融合的故障演化跟踪方法。在振动源响应净化的基础上,提取各故障源信号的时域特征10个、频域特征6个、时频域特征16个和熵特征4个共计36个特征指标,利用斯皮尔曼相关系数和相关性聚类算法筛选出单调且不冗余的最佳特征指标,并利用SOM算法进行融合,获得代表故障源在不同时刻演化状态的量化指标S。利用实测信号进行验证,结果表明多特征融合的方法在故障演化跟踪方面的有效性,同时,利用净化后的振动源响应得到的故障演化跟踪曲线较净化前更加平滑和准确。4.研究了基于多时间尺度相空间曲变的故障演化跟踪方法。针对特征融合方法中特征难选择以及数据要求较高的问题,提出了一种基于SSA信息提取的多时间尺度相空间曲变的故障演化跟踪方法。首先,利用三层信号分解方法SSA+MP+RSSD对混合信号中振动源响应进行净化,获得各故障源产生的振动响应;然后,利用多时间尺度相空间曲变的方法获得各故障的演化跟踪矩阵;最后,利用基于SSA的信息提取方法提取故障演化跟踪矩阵中隐含的故障演化信息。以实测的轴承从正常到失效过程的含内、外圈复合故障的全生命周期信号进行验证,结果表明该方法得到的故障演化跟踪曲线的起伏波动更小,反映故障发生的时刻更加准确,更有利于旋转机械故障的演化跟踪。上述研究得出了有效的振动源响应净化和故障演化跟踪方法。以SSA+MP+RSSD三层分解方法和基于SSA的多时间尺度相空间曲变技术实现了对旋转机械振动源响应的净化及故障演化跟踪任务。
其他文献
摆线铣加工技术是一种可以在切削过程中减小刀具磨损,提高加工效率的加工技术,被广泛的应用在难切削材料的加工上。本文首先对摆线铣的加工机理进行了研究,分析摆线铣加工过程中切削力的变化情况,再将摆线铣应用到整体叶盘的粗加工上,完成整体叶盘摆线铣开粗的刀位轨迹规划。本文的主要工作如下:(1)摆线铣开槽刀具-工件接触角建模。针对立铣刀摆线铣平面开槽加工,结合摆线铣的轨迹方程,通过解析和数值相结合的方法,求解
在国家“一带一路”、“高铁走出去”等战略思想推动下,高速铁路建设进一步发展,岩溶地区的高速铁路工程也在如火如荼的建设或已经投入运营中,但据统计,已经建成的高速铁路线路途经岩溶中-强发育路段达4800公里,其中位于岩溶塌陷高易发区路段长度达到2000多公里,随着我国岩溶区铁路里程日益增长,研究岩溶塌陷易发区隐伏土洞对铁路路基稳定性的影响及灾变机理已成为亟需解决的科学问题。以沪昆高铁(贵州段)潜伏岩溶
先进航空发动机在设计及制造的过程中对减重的要求越来越高,通过减少拼接、组装等措施,不仅可以较好地满足航空发动机减重的要求,并且能显著提高航空发动机的稳定性与可靠性,同时,还可以减少各种零部件设计、开模等成本支出,但是减少拼接与组装会带来因零件形状过于复杂而难以采用传统机加工方法进行制造的困难。选区激光熔化(Selective Laser Melting,简称SLM)快速成形技术以其独有的不需要模具
随着我国航天事业的飞速发展,我国航天工业在全世界的地位与国际竞争力也在不断提高。电磁阀作为航空系统控制与运动的关键部件,在工业领域中的应用也越来越广泛、灵活,控制的准确度要求也越来越高。然而在实际测量过程中,由于多种因素影响,在总装阶段的电磁阀测试设备较为简陋、测试方法较为简单。不但影响检测效率,而且会导致电磁阀状态检测精度较低,不能对高精度的电磁阀控制系统提供有力的检测保障。针对上述问题,本论文
目的:总结谷越涛主任医师运用调理气机法治疗慢性肾炎蛋白尿的临床经验,为中医辨治慢性肾炎提供思路。方法:通过收集谷越涛主任医师门诊慢性肾炎蛋白尿病例资料,总结谷越涛主任医师立足于脾、肾、肝、三焦,调理气机辨治慢性肾炎蛋白尿经验,并举一验案以佐证。结果:谷越涛教授在辨证的前提下调理脾、肾、肝、三焦气机,具体包括脾胃同调、敛肾填精固肾气、疏泄肝气、复三焦气化。所举验案以温补肾阳为主,佐以祛风、除湿、止血
随着无人机在运输、拍摄和检测等领域的广泛应用,无人机飞行所带来的公共安全问题也引起了重视。虽然目前对于无人机撞击工况下的人体损伤研究主要集中在成人,但是近些年来频发的无人机失控后坠落引起儿童伤亡事故表明无人机碰撞对人体的损伤研究同样也需要考虑儿童群体。本文主要针对无人机碰撞工况下儿童头部损伤及响应规律进行研究。通过几何提取、几何处理和Truegrid软件分块投影的方法建立了儿童脑部高质量的六面体网
基于同步辐射大科学装置发展起来的X射线显微成像分析技术,具有成像机制多样、衬底丰富的特点,能够对集成电路器件微结构、生物细胞、样品特定元素空间分布和电池充放电过程的相转变等领域进行无损三维探测。菲涅尔透镜是X射线显微成像分析技术中的核心元件,能够同时实现对X射线的聚焦和成像。其结构参数最外环宽度决定了它的成像分辨率,最外环宽度越小,成像分辨率越高。而衍射效率与自身高宽比(透镜高度/最外环宽度)相关
磁性液体是一种同时具有磁性和液体流动性的新型磁性材料。得益于其独特的磁学特性,磁性液体密封在航空、航天、船舶、机械等领域得到广泛应用。耐压能力是衡量磁性液体密封装置性能的最重要的指标,受到材料、极齿类型、极齿位置、永磁体数量等数十种因素的影响。当前对多因素下磁性液体旋转密封耐压强度影响规律的研究较少,且没有得到各因素与耐压强度之间的数学关系。因此无法通过求解方程得到相关参数的最优解,只能通过结合设
近几十年来,磁性液体应用在特殊工况下成为研究热门,其中就包括高速磁性液体密封的研究。在高速工况下磁性液体受到的离心力很大,过大的离心力使磁性液体难以稳定在极齿下。同时高速时转轴与磁性液体摩擦耗散产生热量更多,结构的温度迅速上升使磁性液体的饱和磁化强度和粘度变低,致使密封性能变差。针对高速时的大离心力和高温这两个难题,本文进行了以下研究:(1)对适用于高速密封的二酯基磁性液体进行了表征测试,测得其在
近年来,随着“一箭多星”发射技术的不断突破,微小卫星的研制数量迅速上升,主要应用在海洋观测、生态保护、城市规划等领域。目前,微小卫星的研制必须具有研制周期短、重量轻、成本低、通用性强、可靠性高等特点。微小卫星的结构分系统需要为各单机设备提供安装平台,并且在恶劣的力学条件下满足其使用要求,这些对微小卫星的结构设计工作提出了新的挑战。在此背景下,本文从“M”微小卫星的结构设计着手,采取优化设计方法进行