小波分析及在軸承故障診斷中的應(yīng)用【文獻綜述】

1、畢業(yè)設(shè)計文獻綜述畢業(yè)設(shè)計文獻綜述電氣工程與自動化電氣工程與自動化小波分析及在軸承故障診斷中的應(yīng)用小波分析及在軸承故障診斷中的應(yīng)用1、材料的來源目前，小波分析在故障診斷中的應(yīng)用已取得了極大的成功。小波變換在故障診斷領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越也引起廣泛注意，許多學(xué)者投入到這方面的研究。由于小波分析非常適合于分析非平穩(wěn)信號，因此小波分析可作為故障診斷中信號處理的較理想工具，由它可以構(gòu)造故障診斷所需的特征或直接提取對診斷有用的信息。小波分析不僅可以在低

2、信噪比的信號中檢測到故障信號，而且可以濾去噪聲恢復(fù)原信號，具有很高的應(yīng)用價值。小波變換適用于機械故障分析，尤其適用于滾動軸承和齒輪故障分析。用小波算法對故障振動信號進行分解和重構(gòu)，將很好的找到故障頻率信號的位置。二、課題的研究歷史與現(xiàn)狀及簡要評述（1）研究歷史小波分析（WaveletAnalysis)或多分辨分析（MultiresolutionAnalysis)是傅里葉分析發(fā)展史上里程碑式的進展，近年來在法、美、英等國家稱為眾多學(xué)科共同

3、關(guān)注的熱點。它被堪稱是調(diào)和分析這一數(shù)學(xué)領(lǐng)域半個世紀(jì)以來工作的結(jié)晶。而小波變換的概念是1984年法國地球物理學(xué)家J.Mlet在分析出理地球物理勘探資料時提出來的。小波變換的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是19世紀(jì)的傅里葉變換，其后理論物理學(xué)家A.Grossman采用平移和伸縮不變性建立了小波變換的理論體系。1985年，法國數(shù)學(xué)家Y.Meyer第一個構(gòu)造出具有一定摔減性的光滑小波。1988年，比利時數(shù)學(xué)家L.Daubechies證明了緊支撐正交標(biāo)準(zhǔn)小波基的存在性

4、，使得離散小波分析成為可能。1989年S.Mallat提出了多分辨率分析概念，同意了在此之前的各種構(gòu)造小波的方法，特別是提出了二進小波變換的快速算法，使得小波變換完全走向?qū)嵱眯浴＃?）研究現(xiàn)狀小波分析是建立在泛函分析，F(xiàn)ourier分析、樣條分析及調(diào)和分析基礎(chǔ)上的新的分析處理工具。它又被稱為多分辨分析，在時域和頻域同時具有良好的局部化特性，常被譽為信號分析的“數(shù)學(xué)顯微鏡”。近十多年來，小波分析的理論和方法在信號處理、語音分析、模式識別、

5、數(shù)據(jù)壓縮、圖像處理、數(shù)字水印、量子物理等專業(yè)和領(lǐng)域得到段。小波變換屬于線性變換，無干擾項，它局域多分頻率分析的特點，既時頻分辨率可變，具有“變焦”特性，因此具有對非平穩(wěn)信號局部化分析的突出特點，有良好的時—頻定位功能，很適合探測正常信號中夾帶的瞬態(tài)反?，F(xiàn)象并展示其成分，因此，在機械設(shè)備及系統(tǒng)中，利用小波變換進行動態(tài)系統(tǒng)故障檢測與診斷具有良好的效果。例如滾動軸承在工作時候，一般是外圈于軸承座或機殼相連接，固定或相對固定；內(nèi)圈與機械傳動軸相

6、連接，隨軸一起轉(zhuǎn)動。在機械運轉(zhuǎn)時，由于軸承本身的結(jié)構(gòu)特點、加工裝配誤差及運行過程出現(xiàn)的故障等內(nèi)部因素，當(dāng)軸以一定的速度并在一定的載荷下運轉(zhuǎn)時對軸承和軸承座組成的振動系統(tǒng)產(chǎn)生激勵，使系統(tǒng)產(chǎn)生振動。軸承是旋轉(zhuǎn)機械中的一類重要部件，當(dāng)滾動軸承出現(xiàn)局部損傷時，在受載運轉(zhuǎn)過程中，軸承的其他零件會周期地撞擊損傷點，產(chǎn)生的沖擊力激勵軸承座及其支撐結(jié)構(gòu)，形成一系列由激勵產(chǎn)生的減幅振蕩，減幅振蕩發(fā)生的頻率是故障特征頻率，它由軸的轉(zhuǎn)速、軸承幾何尺寸及損傷點

7、的位置（外圈、內(nèi)圈、滾動體）確定，根據(jù)故障特征頻率可以檢測軸承是否出現(xiàn)故障并確定故障的位置。利用MATLAB對故障信號波形進行進一步的細化分析，充分利用MATLAB的強大小波分析能力實現(xiàn)分析功能。找到故障數(shù)據(jù)，利用MATLAB對的信號進行小波分析，并能保存相應(yīng)的處理結(jié)果，這種處理過程非常簡單方便，非常使用。（2）發(fā)展動向和趨勢目前，小波分析已對許多學(xué)科產(chǎn)生多方面的影響并已激起了眾多科學(xué)家和科技工作者的極大熱情。小波應(yīng)用的深度和廣度得到進

8、一步拓展。在某些方面已取得了傳統(tǒng)方法無法達到的效果，人們正在挖掘有前景的應(yīng)用領(lǐng)域。小波分析是一門新的交叉科學(xué)，對它進行理論研究、仿真計算、實驗分析都是很重要的。目前在高校、研究所開展的比較好?，F(xiàn)在正在逐漸走出仿真及實驗室階段。向人們提供具有實用價值的小波分析技術(shù)。小波分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)、分形分析、遺傳優(yōu)化等方法相結(jié)臺后。形成小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分形等方法，是分析非平穩(wěn)、非線性問題的理想手段。如在高速壓縮機的故障檢測