基于相关峭度与匹配追踪的轴承故障诊断

发布时间：2018-06-04 18:20

本文选题：轴承故障诊断 + 匹配追踪算法　；参考：《重庆三峡学院》2017年硕士论文

【摘要】：随着工业4.0时代的到来,机械设备在现代生产生活中起到了巨大作用,旋转机械是机械设备中的重要组成部分,而轴承在旋转机械里起着至关重要的作用,其工作情况不容忽视。由于长时间处于复杂、高负荷地工作状态,使得轴承出现故障几率远大于其他部件,而轴承一旦出现故障,轻则影响生产,重则存在巨大安全隐患,因此,对轴承工作状态的监测与诊断有着不可忽视的作用。目前,常用的轴承故障诊断方法是对轴承工作时所产生的振动信号进行处理,振动信号分析法首先通过采集机械设备的振动信号,对采集到的信号进行处理,提取出对故障诊断有用的特征信息,最后根据特征信息对故障程度已经故障发生位置进行判断。匹配追踪算法(Matching Pursuit,MP)由Mallet等人首次提出,该方法与传统的傅里叶变换,小波变换,Hilbert_Huang变换有所不同的是,匹配追踪通过创建一个与待分析信号特征相似的过完备原子库,通过不断地迭代,筛选出与信号特征最为相似的原子,最后根据所选取原子对信号进行重构。匹配追踪算法在对机械故障诊断做出了巨大贡献,它能够对部分轴承简单故障进行诊断,但是对于工作环境噪声比较复杂,故障比较微弱时,使用匹配追踪算法对轴承的故障诊断效果便略显不足。不仅如此,算法本身是一个贪婪的迭代过程,在对原子搜索过程中,需要巨大计算量,一定程度上也影响了算法在故障诊断中的进一步应用。本文通过引入相关峭度概念,从而对匹配追踪算法进行优化改进,并且将改进后的算法在轴承故障诊断中加以应用。主要对以下几个点进行研究:(1)使用EMD(Empirical Model Decomposition)技术对仿真信号与工程实例信号进行分解,得到若干个IMF(IntrinsicModeFunction)分量,对得到IMF分量求取峭度值,并且对每个分量都进行包络分析,验证了峭度对轴承冲击成分的敏感特性。验证了相关峭度对信号冲击成分与冲击周期的敏感特性,为将相关峭度引入匹配追踪算法中的可行性提供了理论依据。(2)针对匹配追踪算法,论文中对其基本理论做了介绍,详细介绍了算法原理,原子库的构建以及迭代终止条件的设定。并且通过仿真分析与工程实例验证了匹配追踪算法对轴承故障诊断的效用。结果论证了匹配追踪算法在冲击成分明显,噪音较小时具有不错的诊断效果,但当轴承故障程度微弱,冲击成分被大量的噪音覆盖时,其诊断效果便略显不足。(3)提出了基于相关峭度的改进匹配追踪算法,对匹配追踪算法进行了优化提升,通过仿真分析,工程实例分析等方法都证明了提出方法的有效性,并且与原始的匹配追踪算法诊断效果进行了对比,对比结果显示,改进算法的诊断效果优于原始的算法。本文以匹配追踪算法为基础,基于相关峭度对算法进行优化,实验与仿真结果均表明,改进算法在对轴承的诊断效果上要优于包络分析与原始的匹配追踪算法。
[Abstract]:With the advent of the industrial 4.0 era , mechanical equipment plays a great role in modern production life , and the rotating machinery is an important part in the mechanical equipment . In order to provide a theoretical basis for the feasibility of the matching pursuit algorithm in the matching pursuit algorithm , the paper introduces the basic theory of the matching pursuit algorithm , introduces the principle of the algorithm , the construction of atom bank and the setting of iteration termination condition .
【学位授予单位】：重庆三峡学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH133.3

【参考文献】