轉(zhuǎn)子故障信號(hào)的濾波與模式辨識(shí)方法研究.pdf

1、隨著機(jī)械工業(yè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備狀態(tài)檢測和故障診斷方面的研究受到廣泛重視并得以迅速發(fā)展?；疑到y(tǒng)理論在解決小樣本的不確定性問題中的模式辨識(shí)問題方面表現(xiàn)出了良好的性能。它以“部分信息已知、部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過對(duì)“部分”已知信息的生成、開發(fā)，提取有價(jià)值的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控。本研究以轉(zhuǎn)子為研究對(duì)象，并基于實(shí)驗(yàn)室已有的實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)常見故障進(jìn)行模擬，采

2、用離散灰度形態(tài)濾波器對(duì)故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，再完成頻域變換并計(jì)算頻域幅值灰色關(guān)聯(lián)度，通過與標(biāo)準(zhǔn)故障模式判別矩陣的對(duì)比分析辨識(shí)故障類型。開展的主要研究工作及獲得的研究結(jié)論如下：
　　 (1)在轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)上模擬了正常狀態(tài)及不平衡、不對(duì)中、碰磨三種典型單一故障，分析了三種故障的發(fā)生機(jī)理并對(duì)故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了濾波消噪、頻譜分析、模式辨識(shí)分析。討論了常規(guī)的信號(hào)濾波及模式辨識(shí)方法的優(yōu)劣性。
　　 (2)在濾波時(shí)為克服傳統(tǒng)形態(tài)濾波

3、器中單一的開、閉運(yùn)算的擴(kuò)張、反擴(kuò)張性，采用開-閉、閉-開運(yùn)算二級(jí)級(jí)聯(lián)組合形式的離散灰度形態(tài)濾波器對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行濾波研究。通過對(duì)原始信號(hào)、濾波后信號(hào)的波形及頻譜圖對(duì)比分析，說明離散灰度形態(tài)濾波器對(duì)轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)濾波處理具有良好的效果。
　　 (3)為準(zhǔn)確、快速辨別復(fù)合故障中的各類型，在進(jìn)行故障模式辨識(shí)時(shí)提出一種對(duì)頻域振幅進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析的新方法。頻域振幅灰色關(guān)聯(lián)度是通過計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)故障模式判別矩陣和待測信號(hào)經(jīng)過特征提取后的頻域幅值向量構(gòu)

4、成的數(shù)據(jù)序列折線的幾何相似程度來判定兩信號(hào)的相關(guān)性。前期實(shí)驗(yàn)中因?yàn)轭l域振幅的幅值差過大，造成了一定程度上的故障類型判別錯(cuò)誤。后來在進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算前先對(duì)信號(hào)進(jìn)行了歸一化處理，將信號(hào)幅值范圍控制在(0,1]之間，提高了辨識(shí)準(zhǔn)確率。
　　 (4)由于本研究是一個(gè)系統(tǒng)的整體，均是在轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成的，所以開發(fā)出一套轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)就顯得尤為重要。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)功能要求分析選擇微軟公司的Csharp語言編寫一套Windows窗體應(yīng)用