基于分?jǐn)?shù)階時(shí)頻分析的機(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），國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFF0203000)、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， No.GJJ150699）資助下展開研究，利用分?jǐn)?shù)階Fourier變換具有的獨(dú)特特點(diǎn)，將基于Fourier變換的傳統(tǒng)信號(hào)處理方法推廣到分?jǐn)?shù)階Fourier變

2、換領(lǐng)域，提出了一些行之有效的分?jǐn)?shù)階非平穩(wěn)信號(hào)處理方法，分?jǐn)?shù)階小波變換、分?jǐn)?shù)階 S變換、分?jǐn)?shù)階廣義 S變換、分?jǐn)?shù)階局部均值分解等方法，并將之應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)機(jī)器故障診斷中，取得了比較好的創(chuàng)新性成果。本文主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　第1章，闡述了課題研究的背景和研究意義，論述了時(shí)頻分析方法的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，這里，主要從基于核函數(shù)的時(shí)頻分析、基于信號(hào)分解的時(shí)頻分析、參數(shù)化時(shí)頻分析的三方面加以論述。同時(shí)，還論述了現(xiàn)有的時(shí)頻分析方法在機(jī)械故障

3、診斷中的應(yīng)用現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，提出了本文所研究的內(nèi)容以及對(duì)現(xiàn)有內(nèi)容的創(chuàng)新之處。
　　第2章，論述了分?jǐn)?shù)階小波變換的定義、性質(zhì)和算法，在此基礎(chǔ)上，提出了基于分?jǐn)?shù)階小波變換的機(jī)械故障診斷方法，并與傳統(tǒng)小波變換進(jìn)行了對(duì)比研究。該方法結(jié)合了小波變換和分?jǐn)?shù)階Fourier變換各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)摒棄了各自的缺點(diǎn)，在分析中加入了一個(gè)可調(diào)節(jié)變量即分?jǐn)?shù)階階數(shù)，使得該方法對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)的分析更加靈活。仿真研究表明，分?jǐn)?shù)階小波變換優(yōu)于傳統(tǒng)的小波變換，在對(duì)信

4、號(hào)的濾波方面具有優(yōu)勢(shì)。最后，將提出的方法應(yīng)用到轉(zhuǎn)子碰磨故障中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了提出方法的有效性。
　　第3章，論述了標(biāo)準(zhǔn)S變換的定義、算法及性質(zhì)，本章將標(biāo)準(zhǔn)S變換和分?jǐn)?shù)階Fourier變換結(jié)合，構(gòu)造了分?jǐn)?shù)階S變換，給出了分?jǐn)?shù)階S變換的定義式子和算法，并與標(biāo)準(zhǔn)S變換進(jìn)行對(duì)比分析。該方法將S變換和分?jǐn)?shù)階Fourier變換各自的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了結(jié)合，就能根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)來選擇合適的分?jǐn)?shù)階階數(shù)，從而做到對(duì)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。仿真結(jié)果表明，分?jǐn)?shù)階 S

5、變換具有明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅能反映信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，而且得到了著比標(biāo)準(zhǔn) S變換更高的時(shí)頻分辨率。最后，將提出的方法應(yīng)用到滾動(dòng)軸承故障診斷中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了提出的方法的有效性。
　　第4章，論述了廣義S變換的定義、算法及性質(zhì)，類似分?jǐn)?shù)階S變換的定義，構(gòu)造了分?jǐn)?shù)階廣義 S變換，給出了分?jǐn)?shù)階廣義 S變換的定義和算法，并與標(biāo)準(zhǔn)S變換、廣義S變換進(jìn)行對(duì)比分析。該方法充分吸收了廣義S變換和分?jǐn)?shù)階Fourier變換各自的優(yōu)點(diǎn)，并將兩者的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行

6、了融合，使得分?jǐn)?shù)階廣義 S變換能靈活的對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行分析。仿真結(jié)果表明，分?jǐn)?shù)階廣義S變換具有明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅能反映信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，而且得到了比標(biāo)準(zhǔn)S變換、廣義S變換更高的時(shí)頻分辨率。最后，將提出的方法應(yīng)用到滾動(dòng)軸承故障診斷中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了提出的分?jǐn)?shù)階廣義S變換的有效性。
　　第5章，結(jié)合局部均值分解和分?jǐn)?shù)階Fourier變換的各自優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)造了分?jǐn)?shù)階局部均值分解，給出了其定義和算法，在此基礎(chǔ)上，提出了基于分?jǐn)?shù)階 LMD的W