小波分析及在軸承故障診斷中的應(yīng)用【開(kāi)題報(bào)告】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告電氣工程與自動(dòng)化電氣工程與自動(dòng)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、選題的背景與意義小波分析（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(jìn)展，近年來(lái)在法、美、英等國(guó)家稱(chēng)為眾多學(xué)科共同關(guān)注的熱點(diǎn)。它被堪稱(chēng)是調(diào)和分析這一數(shù)學(xué)領(lǐng)域半個(gè)世紀(jì)以來(lái)工作的結(jié)晶。而小波變換的概念是1984年法國(guó)地球物理學(xué)家J

2、.Mlet在分析出地球物理勘探資料時(shí)提出來(lái)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(guó)數(shù)學(xué)家Y.Meyer第一個(gè)構(gòu)造出具有一定摔減性的光滑小波。1988年，比利時(shí)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，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，

3、特別是提出了二進(jìn)小波變換的快速算法，使得小波變換完全走向?qū)嵱眯?。小波分析是一種全新的信號(hào)的時(shí)間—尺度分析方法，它繼承了傅里葉分析用簡(jiǎn)諧函數(shù)作為基函數(shù)來(lái)逼近任意信號(hào)的思想，只不過(guò)小波分析的基函數(shù)是一系列初讀可變函數(shù)。這使得小波分析具有良好的時(shí)—頻定位特性及對(duì)信號(hào)的自適應(yīng)能力，故而能夠?qū)Ω鞣N時(shí)變信號(hào)進(jìn)行有效的分解，為控制系統(tǒng)故障診斷提供了新的、強(qiáng)有力的分析手段。小波變換屬于線性變換，無(wú)干擾項(xiàng)，它局域多分頻率分析的特點(diǎn)，既時(shí)頻分辨率可變，具有

4、“變焦”特性，因此具有對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)局部化分析的突出特點(diǎn)，有良好的時(shí)—頻定位功能，很適合探測(cè)正常信號(hào)中夾帶的瞬態(tài)反?，F(xiàn)象并展示其成分，因此，在機(jī)械設(shè)備及系統(tǒng)中，利用小波變換進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷具有良好的效果。利用小波變換的多分頻率性質(zhì)，基于信號(hào)和隨機(jī)噪聲在小波變換域中不同的模極大值系數(shù)特征，不但能提取信號(hào)和噪聲在多尺度分辨空間中的波形特征，而且能根據(jù)表征該特征的小波系數(shù)模極大值傳播特性的不同，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)波形的有效檢測(cè)。這樣，既避免

5、了矩陣運(yùn)算，降低了運(yùn)算量，又能在獲得一定改善信噪比增益的同時(shí)，保持對(duì)信號(hào)波形細(xì)節(jié)有較好的分辨率，并且對(duì)待檢測(cè)信號(hào)形式不敏感。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題學(xué)習(xí)滾動(dòng)軸承的基本構(gòu)造滾動(dòng)軸承在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障按其振動(dòng)信號(hào)的特征不同可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)稱(chēng)為表面損傷類(lèi)故障，如點(diǎn)蝕、剝落、擦傷等；另一類(lèi)稱(chēng)為磨損故障。對(duì)于表面損傷類(lèi)故障，當(dāng)損傷點(diǎn)滾過(guò)軸承元件表面時(shí)，要產(chǎn)生突變的沖擊脈沖力，該脈沖力為一寬帶信號(hào)，所以必然覆蓋軸承系統(tǒng)的各個(gè)固有頻

6、率從而引起軸承的振動(dòng)，這就是損傷類(lèi)故障引起的振動(dòng)信號(hào)的基本特征。同時(shí)，這種由表面損傷故障引起的振動(dòng)響應(yīng)往往會(huì)被較大的振動(dòng)信號(hào)所掩蓋，從而無(wú)法從功率譜中分辨出來(lái)。故所以要用小波分析信號(hào)時(shí)域與頻域的特性通過(guò)故障頻率計(jì)算公式計(jì)算出外內(nèi)環(huán)及滾動(dòng)體的故障頻率.使用小波分析技術(shù)對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行變換，然后對(duì)具有故障特征的信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，然后通過(guò)希爾波特變換進(jìn)行解調(diào)和細(xì)化頻譜分析，從而軸承中的故障信號(hào)成分就可以檢測(cè)出來(lái)，從而判斷軸承發(fā)生故障的部位。四、研究

7、的總體安排與進(jìn)度2010.122010.1完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的外文翻譯，文獻(xiàn)綜述，開(kāi)題。2011.12010.2熟悉MATLAB軟件的應(yīng)用和小波分析的基本原理。2011.22011.3完成小波變換在故障診斷中的應(yīng)用程序。2011.32010.4完善畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，完成畢業(yè)論文。2011.42010.5準(zhǔn)備答辯主要參考文獻(xiàn)：[1]飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心編著小波分析理論與MATLAB7實(shí)現(xiàn)北京：電子工業(yè)出版社[2]楊福生小波變換的工程分析與

8、應(yīng)用北京：科學(xué)出版社，1999.2[3]彭玉華小波變換與工程運(yùn)用北京：科學(xué)出版社，1999.9[4]鄭治平，沈萍，楊選輝，萬(wàn)玉莉小波變換及其MATLAB工具的運(yùn)用北京：地震出版社，2001.10[5]胡昌華，張軍波，夏軍，張偉基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)—小波分析西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999.12[6]李世雄小波變換及其應(yīng)用大連：東北財(cái)經(jīng)大學(xué)出版社，1997[7]荊雙喜，鐵占緒，張英琦基于小波分析的機(jī)械故障診斷技術(shù)研究煤炭