基于分?jǐn)?shù)階全矢譜的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法研究.pdf

1、本論文是在國(guó)家自然科學(xué)基金(51261024，51075372，51265039，50775208)，江西省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(No.GJJ12405)，機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(No. SKLMT-KFKT-201514)和江西省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(No.GJJ12405)資助下展開研究，結(jié)合全譜分析技術(shù)與分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的各自優(yōu)點(diǎn)，提出了分?jǐn)?shù)階矢功率譜、分?jǐn)?shù)階矢Wigner分布、分?jǐn)?shù)階矢小波分析、分?jǐn)?shù)階矢小波包分析方法，并應(yīng)用

2、到旋轉(zhuǎn)機(jī)器故障診斷中，取得了比較好的創(chuàng)新性成果。其主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　第一章，闡述了分?jǐn)?shù)階全矢譜理論提出的必要性和研究意義，論述了全矢譜理論的發(fā)展和在故障診斷中的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，同時(shí)，還論述了分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上，提出了本文的所要研究的內(nèi)容以及創(chuàng)新之處。
　　第二章，詳細(xì)論述了全矢譜理論和算法，分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的定義、算法、性質(zhì)和獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。并結(jié)合全矢譜技術(shù)理論和分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，提出了分?jǐn)?shù)階全矢

3、譜分析方法，該方法的特色在于繼承了分?jǐn)?shù)階Fourier變換的能量聚集特性和全矢譜技術(shù)能夠最大程度的保證信息的完整性，全面性的優(yōu)點(diǎn)，能根據(jù)故障信號(hào)的特點(diǎn)，選擇合適的旋轉(zhuǎn)角度來進(jìn)行計(jì)算，在能量最大方向?qū)崿F(xiàn)全信息融合。以轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)故障為例進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法不僅可以實(shí)現(xiàn)故障特征提取，與轉(zhuǎn)子同源雙通道信息的整合，還可以準(zhǔn)確地反映出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特性。最后，類似矢功率譜分析思想，給出了分?jǐn)?shù)階矢功率譜的定義和算法，并將分?jǐn)?shù)階矢功率譜

4、分析成功地運(yùn)用到對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷之中。
　　第三章，在論述了矢Wigner分布的定義和算法的基礎(chǔ)上，類似矢Wigner分布的定義，結(jié)合矢Wigner分布和分?jǐn)?shù)階Fourier變換的各自特點(diǎn)，提出了分?jǐn)?shù)階矢Wigner分布，并給出了相應(yīng)的定義和算法。在此基礎(chǔ)上，提出了基于分?jǐn)?shù)階矢Wigner分布的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法，該方法充分吸收了全矢譜保證信息的完整性，全面性，Wigner分布的高時(shí)頻分辨率和分?jǐn)?shù)階Fourier變換的旋轉(zhuǎn)特

5、性，有效的降低了Wigner分布交叉項(xiàng)的干擾等優(yōu)點(diǎn)。仿真結(jié)果表明。提出的分?jǐn)?shù)階矢Wigner分布是有效的，能夠有效地融合不同通道的信息。最后，將提出的方法應(yīng)用到轉(zhuǎn)子系統(tǒng)基座松動(dòng)故障中，進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　第四章，在詳細(xì)論述了矢小波分析的理論和算法的基礎(chǔ)上，類似矢小波分析方法的定義，結(jié)合了矢小波分析技術(shù)與分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的各自特點(diǎn)，提出了分?jǐn)?shù)階矢小波分析技術(shù)，并給出了相應(yīng)的定義和算法。在此基礎(chǔ)上，提出了以分?jǐn)?shù)階矢小波分

6、析為基礎(chǔ)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法，該方法充分吸收全矢譜保證信息完整性、全面性，還有小波分析的局部化分析的特點(diǎn)和分?jǐn)?shù)階Fourier變換能旋轉(zhuǎn)處理信號(hào)的特性，且增加了一個(gè)變換系數(shù)，即階數(shù)p，使得在確定分?jǐn)?shù)階小波系數(shù)時(shí)更加的靈活。并且將小波多分析理論擴(kuò)展到廣義時(shí)頻域，使得信號(hào)的分析領(lǐng)域變大了。最后，將提出的方法運(yùn)用到對(duì)轉(zhuǎn)子松動(dòng)故障分析中，進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　第五章，本章在論述了矢小波包分析技術(shù)原理與算法的基礎(chǔ)上，類似矢小波

7、包分析的定義，結(jié)合矢小波包分析與分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的各自特點(diǎn)，提出了分?jǐn)?shù)階矢小波包分析，并給出了相應(yīng)的定義和算法。并在此基礎(chǔ)上，提出了基于分?jǐn)?shù)階矢小波包分析的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法，該方法充分吸收了全矢譜保證信息的完整性，全面性，還有小波包分析的能更好表示信號(hào)的細(xì)節(jié)信息的特點(diǎn)和分?jǐn)?shù)階Fourier變換的旋轉(zhuǎn)的特性，有效的降低了旋轉(zhuǎn)機(jī)械中噪聲對(duì)信號(hào)分析的干擾，且將小波包分析延拓到廣義時(shí)頻域，使得信號(hào)的分析領(lǐng)域變大了。最后，把提出的方法運(yùn)用到轉(zhuǎn)