基于拓撲反變的機械故障信號分析方法及應(yīng)用研究.pdf

1、在機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)中，合理的信號分析方法是關(guān)系到能否對故障作出正確判斷的重要前提條件，它制約著故障診斷的準確率和故障早期預(yù)報的可靠性，是當前故障診斷研究中的瓶頸。近年來，針對機械故障信號的復雜性，國內(nèi)外學者研究了多種故障信號分析方法，部分滿足了機械工程領(lǐng)域的需要。然而這些方法存在著各自適用范圍的局限性及計算量上的種種不足。 首先，本文把拓撲反變的理論應(yīng)用到機械故障信號處理領(lǐng)域之中，提出拓撲反變的信號分析方法。該方法

2、把未知的機械故障信號空間通過拓撲反變映射映射到己知的非平穩(wěn)正弦函數(shù)空間，通過研究已知空間的性質(zhì)達到研究未知空間性質(zhì)的目的。建立機械故障信號空間和非平穩(wěn)正弦函數(shù)空間，并且給它們定義拓撲，使它們成為拓撲空間。在拓撲和拓撲反變理論的基礎(chǔ)上，提出拓撲反變存在的引理。應(yīng)用拓撲反變存在的引理，證明故障信號空間和非平穩(wěn)正弦函數(shù)空間之間拓撲反變的存在性，并且求出故障信號空間和非平穩(wěn)正弦函數(shù)空間之間的拓撲反變映射，建立拓撲反變的機械故障信號分析模型。這個

3、信號分析模型是一個周期性非線性動力系統(tǒng)，為了保證拓撲反變的故障信號分析模型在應(yīng)用中的穩(wěn)定性，確定它的穩(wěn)定條件，對系統(tǒng)進行坐標變換和變量代換，利用打靶與局部參數(shù)連續(xù)相結(jié)合的方法求出系統(tǒng)對應(yīng)的龐加來映射，通過龐加萊映射和Floquent原理給出系統(tǒng)穩(wěn)定的具體條件。 其次，把拓撲反變的信號分析方法應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)機械特征分析中，在分析旋轉(zhuǎn)機械典型的故障信號與振動特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合旋轉(zhuǎn)機械特征分析的有效手段一振動信號分析方法，提出了基于拓撲反

4、變的旋轉(zhuǎn)機械振動信號分析新方法。該方法通過分析旋轉(zhuǎn)機械振動信號的瞬時頻率，達到分析旋轉(zhuǎn)機械故障信號的瞬時頻率的目的，通過瞬時頻率計算瞬時轉(zhuǎn)速，進而判斷故障情況。該方法在一定程度上解決了信號分析方法中的局限性，同時計算量小，夠進行實時性分析。推動故障診斷技術(shù)的發(fā)展，為機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷提供一種新的有效方法和途徑。 最后，研制出旋轉(zhuǎn)機械故障信號分析實驗系統(tǒng)，應(yīng)用圖形化編程方法，使系統(tǒng)具有多種分析功能。該系統(tǒng)可實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)機械非