机械故障信号处理与诊断方法研究

发布时间：2021-05-16 23:45

　　机械设备故障诊断中,由于机械设备本身结构复杂,加之环境噪声的干扰,导致反映设备运行状态的信息常常被强噪声淹没。尤其是在机械设备故障早期阶段,提取微弱故障特征更加困难。此外,故障诊断所需信号主要由布置在结构上的传感器提供,传感器如何布局对故障信号获取及诊断结果至关重要。本文从振动信号采集和处理的角度出发,针对采集过程中测点优化以及早期微弱故障的诊断两方面展开了研究,前者以泵体测点优化布置为例,后者以轴承故障诊断为例。主要工作如下:以获取用于故障诊断的最佳信息为目标,实现用有限数量的传感器获得大量信息的同时最大限度的降低冗余信息,采用模糊C均值聚类方法,实现传感器优化布置。首先,对结构进行模态分析,提取模态振型;其次,根据结构各自由度在重要模态中振型的动力相似性,用模糊C均值聚类对自由度进行分类,从各聚类自由度中筛选出信息较丰富的自由度作为待选测点,基于模态置信准则（modal assurance criterion,MAC）建立目标函数,采用遗传算法进行寻优,实现传感器位置的优化;最后,由模态矩阵奇异值比、Fisher信息准则、MAC准则三个评价准则构成综合评价指标,对不同的布置结果进行... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外相关研究进展
        1.2.1 机械故障诊断技术研究现状
        1.2.2 传感器优化布置研究现状
    1.3 主要研究内容
2 振动信号采集和信号处理相关理论
    2.1 传感器优化布置理论
        2.1.1 传感器优化布置的数学模型
        2.1.2 传感器优化布置方法
        2.1.3 传感器优化布置准则
    2.2 工程信号分析基础
        2.2.1 信号的时域分析
        2.2.2 信号的频域分析
        2.2.3 信号的时频分析
    2.3 本章小结
3 基于模糊C均值聚类的传感器优化布置
    3.1 引言
    3.2 模糊C均值聚类算法
    3.3 传感器聚类优化布置方法设计
        3.3.1 传感器位置优化
        3.3.2 传感器数量优化
    3.4 数值算例
        3.4.1 算例1
        3.4.2 算例2
    3.5 本章小结
4 基于改进SVD及参数优化VMD的故障诊断方法
    4.1 引言
    4.2 奇异值降噪基本原理
    4.3 基于改进SVD及参数优化VMD的故障特征提取
        4.3.1 重构矩阵有效秩阶数的确定
        4.3.2 基于合成峭度的VMD参数优化
        4.3.3 算法步骤及诊断流程
    4.4 仿真信号分析
        4.4.1 改进奇异值降噪效果分析
        4.4.2 仿真信号降噪分析
        4.4.3 VMD参数优化
        4.4.4 IMF选取及包络谱分析
    4.5 实验验证及分析
        4.5.1 内圈故障分析
        4.5.2 外圈故障分析
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SA-EMD-PNN的柱塞泵故障诊断方法研究[J]. 杜振东,赵建民,李海平,张鑫.  振动与冲击. 2019(08)
[2]基于猴群算法的斜拉桥测点优化布置研究[J]. 杨康,李铎,栾守领.  石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2019(01)
[3]基于弗雷歇距离的道岔故障诊断方法[J]. 黄世泽,陈威,张帆,董德存.  同济大学学报(自然科学版). 2018(12)
[4]基于VMD的滚动轴承早期故障诊断方法[J]. 昝涛,庞兆亮,王民,高相胜.  北京工业大学学报. 2019(02)
[5]基于信息熵优化变分模态分解的滚动轴承故障特征提取[J]. 李华,伍星,刘韬,陈庆.  振动与冲击. 2018(23)
[6]面向多类型传感器优化布置的结构响应重构[J]. 董康立,殷红,彭珍瑞.  控制理论与应用. 2018(09)
[7]基于熵值法的目标模态最优数目确定新方法[J]. 张楠,彭珍瑞,殷红,董海棠,董小圆.  铁道科学与工程学报. 2018(02)
[8]传感器布置中Fisher信息矩阵的协方差修正[J]. 董康立,马静静,殷红,彭珍瑞.  信息与控制. 2018(01)
[9]高层建筑原型实测测点优化布置方法研究[J]. 李正农,朱爱民.  振动与冲击. 2017(23)
[10]输电铁塔双轴加速度传感器优化布置[J]. 王璋奇,王剑.  仪器仪表学报. 2017(09)

硕士论文
[1]基于局部线性嵌入的齿轮箱振动测点优化研究[D]. 刘彪.大连理工大学 2009



本文编号：3190639