结构优化的压缩感知模型及其在风力机轴承故障特征提取中的应用
发布时间：2022-01-03 19:11
风力机轴承故障信号通常含有多种组分,如噪声、谐波、冲击、调制等,影响着轴承的故障特征提取效果。压缩感知理论能够利用信号的稀疏性,通过控制稀疏度来实现信号的不完全重构,从而降低噪声及无关信息的影响。基于此,本文提出了一种基于压缩感知的故障特征提取方法,并针对其产生的问题对算法结构进行了优化,最后将该优化算法扩展到了多通道领域。围绕所提出的方法及其在风力机故障诊断中的应用研究,本论文的主要研究内容及取得的成果如下:（1）首先研究了压缩感知的基础理论,并将其与包络解调技术结合,提出了基于压缩感知的故障特征提取方法。该方法通过对原信号的包络信号以稀疏度K=2进行不完全重构,来直接提取故障特征信息。最后将该方法应用于仿真信号和实测的风力机轴承信号的故障诊断,验证了所提方法的有效性。（2）针对上述方法受滤波频率设置影响较大的问题,提出了结构优化的子空间追踪（Structurally Optimized Subspace Pursuit,SOSP）算法。该算法通过引用自适应过完备字典,加强了对信号主要信息的稀疏表示。同时,用相关分析代替内积运算实现结构优化,提高了算法的重构精度。综合以上优势,所提优...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直驱式风力发电机机组结构
1.2 风力机主轴轴承振动机理本文所研究的风力机是直驱永磁风力发电机，以金风 1.5MW 风力机为例，其采用多级外转子永磁同步发电机，叶轮直接同发电机转子连接。额定功率为1580KW、额定转速 17.3RPM、转速范围 9-17.3RPM、极数为 88 极、额定电压为690V，绕组的绝缘等级为 F 级，防护等级为 IP23，发电机重量为 43.8t。发电机主轴轴承有前轴承和后轴承之分，前轴承是双列圆锥滚子轴承；后轴承是单列圆柱滚子轴承，如图 1.2 所示。前轴承具有调心功能，可承受径向和轴向载荷；后轴承只承受径向载荷。
法在风力机轴承故障诊断中的应用了验证本文所提方法的可行性，对采集到的新疆金风科技股份有限承故障数据进行分析。该数据来源于金风 1.5MW 直驱永磁风力发转速为 17.3RPM，主要部件及传感器测点布置如图 2.6 所示，其水平方向、1V 为主轴承垂直方向、1A 为主轴承轴向方向。
【参考文献】：
期刊论文
[1]结合NSST和快速非局部均值滤波的刀具图像去噪[J]. 龙云淋,吴一全,周杨. 信号处理. 2017(11)
[2]混合维纳滤波与改进型TV的图像去噪模型[J]. 黄金,周先春,吴婷,伍子锴. 电子测量与仪器学报. 2017(10)
[3]利用小波阈值法提高地震勘探信号的信噪比[J]. 王尧葵,于翔,王珩,赵峰华,张启升. 地学前缘. 2017(03)
[4]皮尔逊相关系数应用于医学信号相关度测量[J]. 彭海. 电子世界. 2017(07)
[5]基于压缩信息特征提取的滚动轴承故障诊断方法[J]. 孟宗,李晶,龙海峰,潘作舟. 中国机械工程. 2017(07)
[6]风电“十三五” 风电发展面临三大挑战[J]. 青海科技. 2016(05)
[7]1.5MW直驱式风力发电机组建模与仿真[J]. 崔锐,李晓江,石敏,王冰. 能源与节能. 2016(09)
[8]基于过完备字典稀疏表示的多通道脑电信号压缩感知联合重构[J]. 吴建宁,徐海东,王珏. 电子与信息学报. 2016(07)
[9]风力发电现状与发展趋势[J]. 刘波,贺志佳,金昊. 东北电力大学学报. 2016(02)
[10]基于包络谱稀疏度和最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断方法[J]. 唐贵基,王晓龙. 中国机械工程. 2015(11)
博士论文
[1]遥感影像稀疏表示中的字典学习算法及其应用[D]. 李涛.华中科技大学 2015
[2]EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D]. 王婷.哈尔滨工程大学 2010
[3]振动信号的包络解调分析方法研究及应用[D]. 张家凡.武汉理工大学 2008
硕士论文
[1]滚动轴承故障机理及智能化检测技术研究[D]. 何翔.西南交通大学 2017
[2]兆瓦级直驱风力发电机主轴轴承故障诊断方法研究[D]. 祁少阳.太原理工大学 2016
[3]基于贝叶斯理论的压缩感知重构方法研究[D]. 陈楚楚.西安电子科技大学 2014
[4]基于多通道压缩感知的源信号分离方法及应用研究[D]. 殷聪如.哈尔滨工业大学 2014
[5]机械振动信号的稀疏分解理论研究[D]. 郑晓慧.兰州理工大学 2014
[6]压缩感知重构算法与应用研究[D]. 王兆山.华南理工大学 2014
[7]基于稀疏分解的信号去噪方法研究[D]. 史丽丽.哈尔滨工业大学 2013
[8]基于稀疏表示理论的图像去噪方法研究[D]. 郑毅贤.上海交通大学 2013
本文编号：3566821
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直驱式风力发电机机组结构
1.2 风力机主轴轴承振动机理本文所研究的风力机是直驱永磁风力发电机，以金风 1.5MW 风力机为例，其采用多级外转子永磁同步发电机，叶轮直接同发电机转子连接。额定功率为1580KW、额定转速 17.3RPM、转速范围 9-17.3RPM、极数为 88 极、额定电压为690V，绕组的绝缘等级为 F 级，防护等级为 IP23，发电机重量为 43.8t。发电机主轴轴承有前轴承和后轴承之分，前轴承是双列圆锥滚子轴承；后轴承是单列圆柱滚子轴承，如图 1.2 所示。前轴承具有调心功能，可承受径向和轴向载荷；后轴承只承受径向载荷。
法在风力机轴承故障诊断中的应用了验证本文所提方法的可行性，对采集到的新疆金风科技股份有限承故障数据进行分析。该数据来源于金风 1.5MW 直驱永磁风力发转速为 17.3RPM，主要部件及传感器测点布置如图 2.6 所示，其水平方向、1V 为主轴承垂直方向、1A 为主轴承轴向方向。
【参考文献】：
期刊论文
[1]结合NSST和快速非局部均值滤波的刀具图像去噪[J]. 龙云淋,吴一全,周杨. 信号处理. 2017(11)
[2]混合维纳滤波与改进型TV的图像去噪模型[J]. 黄金,周先春,吴婷,伍子锴. 电子测量与仪器学报. 2017(10)
[3]利用小波阈值法提高地震勘探信号的信噪比[J]. 王尧葵,于翔,王珩,赵峰华,张启升. 地学前缘. 2017(03)
[4]皮尔逊相关系数应用于医学信号相关度测量[J]. 彭海. 电子世界. 2017(07)
[5]基于压缩信息特征提取的滚动轴承故障诊断方法[J]. 孟宗,李晶,龙海峰,潘作舟. 中国机械工程. 2017(07)
[6]风电“十三五” 风电发展面临三大挑战[J]. 青海科技. 2016(05)
[7]1.5MW直驱式风力发电机组建模与仿真[J]. 崔锐,李晓江,石敏,王冰. 能源与节能. 2016(09)
[8]基于过完备字典稀疏表示的多通道脑电信号压缩感知联合重构[J]. 吴建宁,徐海东,王珏. 电子与信息学报. 2016(07)
[9]风力发电现状与发展趋势[J]. 刘波,贺志佳,金昊. 东北电力大学学报. 2016(02)
[10]基于包络谱稀疏度和最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断方法[J]. 唐贵基,王晓龙. 中国机械工程. 2015(11)
博士论文
[1]遥感影像稀疏表示中的字典学习算法及其应用[D]. 李涛.华中科技大学 2015
[2]EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D]. 王婷.哈尔滨工程大学 2010
[3]振动信号的包络解调分析方法研究及应用[D]. 张家凡.武汉理工大学 2008
硕士论文
[1]滚动轴承故障机理及智能化检测技术研究[D]. 何翔.西南交通大学 2017
[2]兆瓦级直驱风力发电机主轴轴承故障诊断方法研究[D]. 祁少阳.太原理工大学 2016
[3]基于贝叶斯理论的压缩感知重构方法研究[D]. 陈楚楚.西安电子科技大学 2014
[4]基于多通道压缩感知的源信号分离方法及应用研究[D]. 殷聪如.哈尔滨工业大学 2014
[5]机械振动信号的稀疏分解理论研究[D]. 郑晓慧.兰州理工大学 2014
[6]压缩感知重构算法与应用研究[D]. 王兆山.华南理工大学 2014
[7]基于稀疏分解的信号去噪方法研究[D]. 史丽丽.哈尔滨工业大学 2013
[8]基于稀疏表示理论的图像去噪方法研究[D]. 郑毅贤.上海交通大学 2013
本文编号：3566821
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