基于升维处理的直升机传动系统故障诊断方法研究

发布时间：2020-03-31 01:44

【摘要】：随着直升机在军民中的作用日益增加,其可靠性和安全性问题越来越受到重视。传动系统作为直升机核心动力传输部件,一旦出现异常将导致严重后果的发生。因此,开展直升机传动系统故障诊断方法的研究对保障直升机飞行安全具有重要意义。直升机传动系统在实际运行过程中存在背景噪声强、复合故障多发、故障机理不明确等问题,其故障的准确诊断是个难点。因此,本文以传动系统中旋转机械部件为研究对象,在对所采集的一维振动信号进行升维的基础上,开展了基于升维处理的直升机传动系统故障诊断方法研究,旨在促进我国直升机传动系统故障诊断技术的进一步发展。主要研究工作如下:(1)给出了基于转速同步信号的升维方法并研究了基于引导滤波的二维振动信号预处理方法。首先,为适应传动系统旋转机械转速变化的情况,以同轴编码器输出的转速同步信号为时标,采用信号分段重排的方法将一维振动信号进行升维变换为二维振动信号。其次,将二维信号梯度信息引入引导滤波算法,实现了二维振动信号去噪预处理,并采用仿真信号及滚动轴承振动信号进行预处理实验,结果表明,本文方法相较于其他方法可取得较好的预处理效果。(2)研究了基于升维处理的旋转机械故障诊断方法。首先,根据LBP及GLCM能较好地描述二维信号纹理特征的特点,研究了基于二维振动信号的LBP和GLCM特征提取方法。其次,给出了基于SVM算法的故障诊断模型构建及故障分类流程,并采用不同载荷与不同刻伤情况下的滚动轴承振动信号进行了故障诊断实验,结果表明,本文基于LBP和GLCM特征组合的方法能获得较好的诊断效果。(3)设计并研制了振动信号检测装置,并在完成检测装置硬、软件调试的基础上,基于行星齿轮振动台进行振动信号采集,同时采用本文的信号升维、预处理、特征提取及故障诊断等方法进行了相关实验,结果表明,本文方法对行星齿轮振动数据可取得良好的滤波及故障诊断效果,进一步验证了本文方法的可行性。
【图文】：

二维图,二维振动,仿真信号

学位论文第 2 章振动信号升维处理及预处理方法研究14图2-4 仿真信号二维振动图虽然式(2-9)中边缘感知加权因子 k的引入，使得改进梯度引导滤波方法具有边缘自适应滤波的功能，但是用改进梯度引导滤波方法对仿真信号二维振动图做滤波处理前仍然须确认增强参数，以得到较好的预处理效果。为了评价预处理效果，采用SNR（改进的信噪比指数）、RMSE（均方根误差）、R（平滑度）及幅值四种评价指标。SNR、RMSE、R 由如下公式定义[57]：2121( )10log[ ]( ( ) ( ))ninix iSNRx i x i (2-21)211( ( ) ( ))niRMSE x i x in (2-22)121121[ ( 1) ( )][ ( 1) ( )]ninix i x iRx i x i (2-23)n 为信号的长度， x 为原始信号， x 为去噪后的信号。此处去噪后的信号为经过改进梯度引导滤波方法去噪后，并由去噪后二维图还原成一维时序的信号。信噪比SNR越大

时域波形,仿真信号,效果评价,去噪

图 2-6 至图 2-9 为运用改进梯度引导滤波方法对仿真信号做预处理结果。由图 2-6 可知，当信噪比为0.5dB时，故障脉冲信号淹没在噪声中，，仅从时域波形来判断故障脉冲特征信息是比较困难的。图 2-7 显示了当信噪比为0.5dB时，对仿真信号做预处理后振动故障脉冲特征明显，验证对仿真信号做改进梯度引导滤波预处理具有一定降噪效果。图 2-8 及图 2-9 表明降低噪声强度去噪效果更好。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V275.1;V267

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