基于广义能量算子的复杂时变调制信号分析方法及其在机械故障诊断中的应用研究
发布时间：2023-05-07 05:48
能量算子通过信号及其微分的非线性组合可以分析和追踪信号能量的动态变化,是生成微分方程理论的典型应用。通过相应的数学运算可以估算信号的幅值和瞬时频率等特征,以其简单高效和良好的适用性,近年来在机械振动信号的解调分析中得以广泛应用。但实际振动信号中往往存在复杂时变调制现象,而能量算子理论在这方面还存在一系列问题有待完善,如动力学参数识别、多分量信号分析以及在不同类型信号中的应用。如何进一步发挥能量算子的优势与实用性,是本论文研究的重点。本论文总结并完善了能量算子理论及应用,以能量算子的局限性和扩展应用为切入点,从实际问题出发,以滚动轴承和行星齿轮箱等旋转机械为具体研究对象,针对其常见的故障特征和类型,提出不同的故障诊断方法。本文的主要内容与创新研究成果如下:1.基于能量算子的模态参数识别,提出了将经验模式分解与能量算子相结合的模态参数识别方法,同时提出一种新的基于能量算子计算结构阻尼比的方法:半周期能量算子法。用能量比估算阻尼比,用能量算子计算模态频率,通过综合分析识别参数的抗噪性和鲁棒性将大为提高;2.基于能量算子的瞬时阻尼比在故障诊断中的应用:利用差分能量算子来估计瞬时阻尼比,通过检测...
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题来源与研究意义
1.2 旋转机械故障诊断研究现状
1.3 能量算子研究现状
1.4 生成微分方程研究现状
1.5 多分量非平稳信号处理研究现状
1.6 课题研究内容与路线
1.6.1 滚动轴承概述
1.6.2 齿轮传动概述
1.6.3 研究技术路线
1.7 本章小结
2 基于能量算子的故障诊断理论及应用
2.1 能量算子基本理论
2.1.1 Teager能量算子
2.1.2 高阶能量算子
2.1.3 多维能量算子
2.1.4 交叉能量算子
2.2 能量算子解调仿真对比分析
2.3 本章小结
3 基于能量算子的模态参数识别在行星齿轮箱中的应用
3.1 经验模式分解
3.2 半周期能量算子
3.3 分析流程
3.4 仿真信号分析
3.5 实验模态信号分析
3.5.1 实验设置
3.5.2 水平径向信号分析
3.5.3 水平轴向方向信号分析
3.5.4 垂直径向信号分析
3.6 本章小结
4 基于能量算子的瞬时阻尼比识别在故障诊断中的应用
4.1 瞬时阻尼比识别
4.2 仿真信号分析
4.2.1 计算阻尼比仿真与对比
4.2.2 故障特征提取仿真分析
4.3 分析流程
4.4 实验信号分析
4.4.1 实验设定
4.4.2 健康信号分析
4.4.3 太阳轮故障信号分析
4.4.4 行星轮故障信号分析
4.4.5 齿圈故障信号分析
4.5 本章小结
5 基于生成微分方程的振动信号解调分析
5.1 生成微分方程
5.2 分析流程
5.3 生成微分方程在行星齿轮箱中的应用
5.3.1 仿真分析
5.3.2 实验分析
5.4 生成微分方程在滚动轴承中的应用
5.4.1 仿真分析
5.4.2 实验分析
5.5 本章小结
6 迭代生成微分方程分解方法研究
6.1 迭代生成微分方程分解方法
6.2 仿真信号分析
6.2.1 正弦多分量仿真分析
6.2.2 调幅调频多分量仿真分析
6.3 实验信号分析
6.3.1 行星齿轮箱信号分析
6.3.2 滚动轴承信号分析
6.4 本章小结
7 基于能量算子的行星齿轮箱扭振信号分析
7.1 扭振共振频率区信号特征
7.1.1 共振频率区信号模型
7.1.2 Fourier频谱
7.1.3 幅值包络谱
7.1.4 瞬时频率Fourier谱
7.1.5 共振频率区与啮合频率区频谱对比
7.2 扭振信号共振频率识别
7.3 分析流程
7.4 仿真分析
7.4.1 仿真信号分析
7.4.2 动力学仿真分析
7.5 实验信号分析
7.5.1 实验设定
7.5.2 健康信号分析
7.5.3 太阳轮故障信号分析
7.5.4 行星轮故障信号分析
7.5.5 齿圈信号分析
7.6 本章小结
8 行星齿轮箱编码器信号分析
8.1 编码器信号
8.2 阶次谱
8.3 分析流程
8.4 实验信号分析
8.4.1 实验设置
8.4.2 恒定工况信号分析
8.4.3 变转速工况信号分析
8.5 本章小结
9 结论与展望
9.1 全文总结
9.2 创新点
9.3 研究展望
参考文献
附录A 作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3810403
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题来源与研究意义
1.2 旋转机械故障诊断研究现状
1.3 能量算子研究现状
1.4 生成微分方程研究现状
1.5 多分量非平稳信号处理研究现状
1.6 课题研究内容与路线
1.6.1 滚动轴承概述
1.6.2 齿轮传动概述
1.6.3 研究技术路线
1.7 本章小结
2 基于能量算子的故障诊断理论及应用
2.1 能量算子基本理论
2.1.1 Teager能量算子
2.1.2 高阶能量算子
2.1.3 多维能量算子
2.1.4 交叉能量算子
2.2 能量算子解调仿真对比分析
2.3 本章小结
3 基于能量算子的模态参数识别在行星齿轮箱中的应用
3.1 经验模式分解
3.2 半周期能量算子
3.3 分析流程
3.4 仿真信号分析
3.5 实验模态信号分析
3.5.1 实验设置
3.5.2 水平径向信号分析
3.5.3 水平轴向方向信号分析
3.5.4 垂直径向信号分析
3.6 本章小结
4 基于能量算子的瞬时阻尼比识别在故障诊断中的应用
4.1 瞬时阻尼比识别
4.2 仿真信号分析
4.2.1 计算阻尼比仿真与对比
4.2.2 故障特征提取仿真分析
4.3 分析流程
4.4 实验信号分析
4.4.1 实验设定
4.4.2 健康信号分析
4.4.3 太阳轮故障信号分析
4.4.4 行星轮故障信号分析
4.4.5 齿圈故障信号分析
4.5 本章小结
5 基于生成微分方程的振动信号解调分析
5.1 生成微分方程
5.2 分析流程
5.3 生成微分方程在行星齿轮箱中的应用
5.3.1 仿真分析
5.3.2 实验分析
5.4 生成微分方程在滚动轴承中的应用
5.4.1 仿真分析
5.4.2 实验分析
5.5 本章小结
6 迭代生成微分方程分解方法研究
6.1 迭代生成微分方程分解方法
6.2 仿真信号分析
6.2.1 正弦多分量仿真分析
6.2.2 调幅调频多分量仿真分析
6.3 实验信号分析
6.3.1 行星齿轮箱信号分析
6.3.2 滚动轴承信号分析
6.4 本章小结
7 基于能量算子的行星齿轮箱扭振信号分析
7.1 扭振共振频率区信号特征
7.1.1 共振频率区信号模型
7.1.2 Fourier频谱
7.1.3 幅值包络谱
7.1.4 瞬时频率Fourier谱
7.1.5 共振频率区与啮合频率区频谱对比
7.2 扭振信号共振频率识别
7.3 分析流程
7.4 仿真分析
7.4.1 仿真信号分析
7.4.2 动力学仿真分析
7.5 实验信号分析
7.5.1 实验设定
7.5.2 健康信号分析
7.5.3 太阳轮故障信号分析
7.5.4 行星轮故障信号分析
7.5.5 齿圈信号分析
7.6 本章小结
8 行星齿轮箱编码器信号分析
8.1 编码器信号
8.2 阶次谱
8.3 分析流程
8.4 实验信号分析
8.4.1 实验设置
8.4.2 恒定工况信号分析
8.4.3 变转速工况信号分析
8.5 本章小结
9 结论与展望
9.1 全文总结
9.2 创新点
9.3 研究展望
参考文献
附录A 作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3810403
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