本论文考虑到天然气发动机结构复杂、振源较多，振动信号为非平稳信号这一特点，利用分形理论信号处理方法，深入研究了发动机的非线性动力特性，有效快捷地提取了蕴含在振动信号内的状态特征信息，并利用模糊聚类与识别方法对发动机的状态识别进行了探索性研究，主要工作总结如下： 1.系统分析了天然气发动机的常见故障形式及机理。 2.分析了天然气发动机故障的振动诊断分析的理论和实用方法。 3.运用信号分析与处理的方法对采集到的振动信号进行分析，从而对运行中的发动机出现的异常作出正确诊断，对发动机的运行状态作出综合评价。 4.探讨了关联维数与运行状态之间的内在联系，针对发动机振动信号的特点，将小波分形技术用于发动机振动信号的分析处理，来实现发动机的状态监测及诊断。 5.利用模糊C*均值的聚类方法对发动机的运行状态进行识别，为发动机的故障监测和及时维修提供可靠依据。