滚动轴承多目标故障特征提取与状态评估方法研究
发布时间：2022-10-08 12:03
滚动轴承是载运工具中最常见的基础零部件之一,在公路、铁路和航空等重要领域中都发挥着至关重要的作用。由于承担着支撑、传动、运动转换等重要功能,滚动轴承的工作环境和载荷条件往往非常恶劣,在服役过程中极易出现疲劳引起的点蚀、剥落等局部缺陷。这些故障在产生和发展过程中轻则会降低系统的工作性能,重则会导致重大的安全事故。受外界环境和运行工况的影响,轴承的故障特征常被复杂的干扰噪声淹没,往往难以直接识别。为此,本文针对载运工具中的滚动轴承面对的多种干扰工况,深入地开展了结合冲击性和循环平稳性的多目标故障特征提取与状态评估方法的研究。主要内容如下:（1）在传统谱峭度方法的基础上,基于二进制小波包分解重构和节点重排,发展了一种改进的谱峭度方法。为实现复杂干扰下最优共振频带的快速识别,基于包络谱中故障特征频率的分布规律,提出了一种新的指标——频域相关峭度用于定量刻画窄带信号中滚动轴承的重复性故障冲击强度。通过与时域峭度、频域峭度和时域相关峭度的对比分析,证明了该指标在综合表征轴承故障信号的冲击性和循环平稳性特征方面的优越性。此外,基于相关峭度的指向性,可以将该方法用于轴承的复合故障诊断。（2）基于谱峭度...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 滚动轴承故障诊断的研究现状
1.2.1 确定性故障模型和包络分析
1.2.2 随机故障模型和循环平稳理论
1.2.3 定量诊断模型和状态评估方法
1.3 本文的主要工作
第二章 基于频域相关峭度的改进谱峭度方法
2.1 引言
2.2 谱峭度理论
2.2.1 平稳过程、非平稳过程和循环平稳过程
2.2.2 谱峭度的定义与估计
2.2.3 该方法的不足
2.3 基于小波包和频域相关峭度的改进谱峭度方法
2.3.1 小波包变换
2.3.2 节点重排
2.3.3 频域相关峭度
2.3.4 改进的谱峭度方法
2.4 仿真分析
2.5 实验验证
2.5.1 电磁干扰下电机轴承故障诊断
2.5.2 轮对轴承复合故障诊断
2.6 本章小结
第三章 归一化频域相关峭度引导的动态贝叶斯小波解调
3.1 引言
3.2 动态贝叶斯小波变换
3.2.1 连续小波变换
3.2.2 贝叶斯滤波
3.2.3 基于粒子滤波的动态贝叶斯小波变换
3.3 归一化频域相关峭度引导的动态贝叶斯小波解调
3.4 仿真分析
3.5 实验验证
3.5.1 电磁干扰下电机轴承故障诊断
3.5.2 轮对轴承复合故障诊断
3.6 本章小结
第四章 时、频域负熵引导的多目标动态贝叶斯小波解调
4.1 引言
4.2 Infogram方法及其扩展
4.2.1 Infogram方法
4.2.2 Infogram方法的扩展
4.3 多目标动态贝叶斯小波解调
4.2.1 多目标优化的Pareto解
4.2.2 基于Pareto解的动态贝叶斯小波解调
4.4 仿真分析
4.5 实验验证
4.6 本章小结
第五章 基于隐条件随机场的轴承状态评估
5.1 引言
5.2 基于Infogram方法的故障特征提取方法
5.3 基于隐条件随机场的轴承性能退化评估
5.3.1 隐马尔科夫模型
5.3.2 条件随机场模型
5.3.3 隐条件随机场模型
5.3.4 数据驱动的轴承状态评估方法
5.4 实验验证
5.4.1 定速定载实验
5.4.2 定速变载实验
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 全文工作总结
6.2 主要创新点
6.3 研究展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于变分模态分解和Teager能量算子的滚动轴承故障特征提取[J]. 马增强,李亚超,刘政,谷朝健. 振动与冲击. 2016(13)
[2]轨道车辆故障诊断研究进展[J]. 刘志亮,潘登,左明健,李兴林. 机械工程学报. 2016(14)
[3]基于时延自相关ICA的列车轮对轴承复合故障诊断方法[J]. 黄采伦,李忠,王靖,张小娟,曾照福. 铁道学报. 2016(05)
[4]一种自适应共振解调方法及其在滚动轴承早期故障诊断中的应用[J]. 刘永强,杨绍普,廖英英,王翠艳. 振动工程学报. 2016(02)
[5]面向广义数学形态颗粒特征的灰色马尔科夫剩余寿命预测方法[J]. 李洪儒,王余奎,王冰,许葆华,李兴林. 振动工程学报. 2015(02)
[6]自适应最大相关峭度解卷积方法及其在轴承早期故障诊断中的应用[J]. 唐贵基,王晓龙. 中国电机工程学报. 2015(06)
[7]复小波共振解调频带优化方法和新指标[J]. 张龙,熊国良,黄文艺. 机械工程学报. 2015(03)
[8]强抗噪时频分析方法及其在滚动轴承故障诊断中的应用[J]. 王宏超,陈进,霍柏琦,胡旭钢,王冉,周海韬,朱淼. 机械工程学报. 2015(01)
[9]连续隐半马尔科夫模型在轴承性能退化评估中的应用[J]. 李巍华,李静,张绍辉. 振动工程学报. 2014(04)
[10]基于混合高斯输出贝叶斯信念网络模型的设备退化状态识别与剩余使用寿命预测方法研究[J]. 张星辉,康建设,赵劲松,肖雷,曹端超,刘浩. 振动与冲击. 2014(08)
本文编号：3687679
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 滚动轴承故障诊断的研究现状
1.2.1 确定性故障模型和包络分析
1.2.2 随机故障模型和循环平稳理论
1.2.3 定量诊断模型和状态评估方法
1.3 本文的主要工作
第二章 基于频域相关峭度的改进谱峭度方法
2.1 引言
2.2 谱峭度理论
2.2.1 平稳过程、非平稳过程和循环平稳过程
2.2.2 谱峭度的定义与估计
2.2.3 该方法的不足
2.3 基于小波包和频域相关峭度的改进谱峭度方法
2.3.1 小波包变换
2.3.2 节点重排
2.3.3 频域相关峭度
2.3.4 改进的谱峭度方法
2.4 仿真分析
2.5 实验验证
2.5.1 电磁干扰下电机轴承故障诊断
2.5.2 轮对轴承复合故障诊断
2.6 本章小结
第三章 归一化频域相关峭度引导的动态贝叶斯小波解调
3.1 引言
3.2 动态贝叶斯小波变换
3.2.1 连续小波变换
3.2.2 贝叶斯滤波
3.2.3 基于粒子滤波的动态贝叶斯小波变换
3.3 归一化频域相关峭度引导的动态贝叶斯小波解调
3.4 仿真分析
3.5 实验验证
3.5.1 电磁干扰下电机轴承故障诊断
3.5.2 轮对轴承复合故障诊断
3.6 本章小结
第四章 时、频域负熵引导的多目标动态贝叶斯小波解调
4.1 引言
4.2 Infogram方法及其扩展
4.2.1 Infogram方法
4.2.2 Infogram方法的扩展
4.3 多目标动态贝叶斯小波解调
4.2.1 多目标优化的Pareto解
4.2.2 基于Pareto解的动态贝叶斯小波解调
4.4 仿真分析
4.5 实验验证
4.6 本章小结
第五章 基于隐条件随机场的轴承状态评估
5.1 引言
5.2 基于Infogram方法的故障特征提取方法
5.3 基于隐条件随机场的轴承性能退化评估
5.3.1 隐马尔科夫模型
5.3.2 条件随机场模型
5.3.3 隐条件随机场模型
5.3.4 数据驱动的轴承状态评估方法
5.4 实验验证
5.4.1 定速定载实验
5.4.2 定速变载实验
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 全文工作总结
6.2 主要创新点
6.3 研究展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于变分模态分解和Teager能量算子的滚动轴承故障特征提取[J]. 马增强,李亚超,刘政,谷朝健. 振动与冲击. 2016(13)
[2]轨道车辆故障诊断研究进展[J]. 刘志亮,潘登,左明健,李兴林. 机械工程学报. 2016(14)
[3]基于时延自相关ICA的列车轮对轴承复合故障诊断方法[J]. 黄采伦,李忠,王靖,张小娟,曾照福. 铁道学报. 2016(05)
[4]一种自适应共振解调方法及其在滚动轴承早期故障诊断中的应用[J]. 刘永强,杨绍普,廖英英,王翠艳. 振动工程学报. 2016(02)
[5]面向广义数学形态颗粒特征的灰色马尔科夫剩余寿命预测方法[J]. 李洪儒,王余奎,王冰,许葆华,李兴林. 振动工程学报. 2015(02)
[6]自适应最大相关峭度解卷积方法及其在轴承早期故障诊断中的应用[J]. 唐贵基,王晓龙. 中国电机工程学报. 2015(06)
[7]复小波共振解调频带优化方法和新指标[J]. 张龙,熊国良,黄文艺. 机械工程学报. 2015(03)
[8]强抗噪时频分析方法及其在滚动轴承故障诊断中的应用[J]. 王宏超,陈进,霍柏琦,胡旭钢,王冉,周海韬,朱淼. 机械工程学报. 2015(01)
[9]连续隐半马尔科夫模型在轴承性能退化评估中的应用[J]. 李巍华,李静,张绍辉. 振动工程学报. 2014(04)
[10]基于混合高斯输出贝叶斯信念网络模型的设备退化状态识别与剩余使用寿命预测方法研究[J]. 张星辉,康建设,赵劲松,肖雷,曹端超,刘浩. 振动与冲击. 2014(08)
本文编号：3687679
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