基于小波包变换与粗糙集的滚动轴承故障诊断研究
本文选题:故障轴承 切入点:小波包分析 出处:《太原理工大学》2011年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:滚动轴承作为基础零部件在机械设备中起着承受载荷、传动载荷的作用,是传动系统中最关键和重要的部件,同时由于其工作环境较恶劣,也是最容易发生故障的部件,因此,分析研究轴承故障诊断技术具有重大的科学意义和现实意义。 传统的轴承故障诊断方法是对滚动轴承的振动信号通过快速傅里叶变换(FFT)进行频域分析来识别故障的,严格地说这种方法只适合分析平稳的和具有高斯分布的信号,而滚动轴承的故障信号表现为非平稳性,且故障特征较微弱,因此诊断起来往往比较困难。小波包变换是一种具有较强的弱信号分辨能力的时频分析技术,与传统的FFT频域分析技术相比具有多分辨分析的特点,能够更有效地提取信号的故障特征。小波包变换在信号低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率,在信号的高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率,被称为信号分析的“显微镜”。利用小波包分解技术对动态系统的故障进行检测与诊断可以取得良好的效果。 但是小波包变换也存在很多不足之处,例如在利用小波包变换进行故障诊断时需要具备一定的先验知识,如轴承的结构参数、机器转速和计算特征频率的理论公式等,而机器在运行过程中转速总会存在波动甚至是较大的变化,与转速相关的特征频率也会产生一定的波动甚至是较大范围的跳跃;其次,对于很多类型的滚动轴承,由于计算它们特征频率的理论公式很难导出,因此在对轴承进行诊断时就存在很大的不确定性。 粗糙集(rough set theory)是一种新的处理模糊、不完整和不确定信息的数学工具,它不需要任何先验知识和系统的数学模型,仅从数据本身就能提取有用信息,揭示数据间的潜在规则,同时实现信息简化,非常适合机械的故障诊断。 本文将小波包变换和粗糙集两者的优点结合起来,提出了一种基于小波包变换和粗糙集相结合的诊断规则获取方法,这种方法最突出的特点是不需要计算滚动轴承的故障特征频率,只需提取信号的能量特征值。最后将这种方法用于对滚动轴承的7种故障进行诊断,取得了良好的效果。
[Abstract]:Rolling bearing, as the basic part, plays the role of bearing load and driving load in mechanical equipment. It is the most critical and important part of transmission system. At the same time, because of its bad working environment, it is also the most prone to failure, so, It is of great scientific and practical significance to analyze and study bearing fault diagnosis technology. The traditional method of bearing fault diagnosis is to analyze the vibration signal of rolling bearing in frequency domain by fast Fourier transform (FFT). Strictly speaking, this method is only suitable for the analysis of stable signals with Gao Si distribution. However, the fault signal of rolling bearing is non-stationary and the fault characteristic is weak, so it is difficult to diagnose. Wavelet packet transform is a time-frequency analysis technique with strong weak signal resolution. Compared with the traditional FFT frequency domain analysis technique, it has the characteristics of multi-resolution analysis and can extract the fault feature of the signal more effectively. The wavelet packet transform has higher frequency resolution and lower time resolution in the low frequency part of the signal. In the high frequency part of the signal, it has higher time resolution and lower frequency resolution, so it is called "microscope" of signal analysis. Using wavelet packet decomposition technology to detect and diagnose the fault of dynamic system can obtain good results. However, wavelet packet transform also has many shortcomings, such as prior knowledge in fault diagnosis using wavelet packet transform, such as structural parameters of bearings, theoretical formulas for calculating machine speed and calculating characteristic frequency, and so on. And the speed of the machine always fluctuates or even changes greatly during the running process, and the characteristic frequency associated with the speed will also produce certain fluctuation and even a large range of jumps. Secondly, for many types of rolling bearings, Since the theoretical formulas for calculating their characteristic frequencies are difficult to derive, there is a great deal of uncertainty in the diagnosis of bearings. Rough set set the rough set is a new mathematical tool for dealing with fuzzy, incomplete and uncertain information. It does not require any prior knowledge or mathematical model of the system. It can extract useful information from the data itself and reveal the potential rules between the data. At the same time, the information is simplified, which is very suitable for mechanical fault diagnosis. In this paper, the advantages of wavelet packet transform and rough set are combined, and a diagnosis rule acquisition method based on wavelet packet transform and rough set is proposed. The most outstanding feature of this method is that it does not need to calculate the fault characteristic frequency of the rolling bearing, but only needs to extract the energy eigenvalue of the signal. Finally, the method is applied to diagnose 7 kinds of faults of the rolling bearing, and good results are obtained.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O159;TH165.3
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 赵惠文;;一般模糊熵及其应用[J];信息工程大学学报;2011年03期
2 王丹;吴孟达;;粗糙模糊C均值融合聚类[J];国防科技大学学报;2011年03期
3 李晶晶;肖大伟;;一种粗糙集并行离散化算法[J];科技信息;2011年20期
4 曹棣;孔晓斌;;基于粗糙k-均值的web事务的聚类[J];山西师范大学学报(自然科学版);2011年02期
5 吴萍;姜懿庭;;基于粗糙集和信息熵的入侵检测特征选择方法研究[J];云南民族大学学报(自然科学版);2011年04期
6 廖伟华;;GIS栅格数据的邻域粒化和粗糙逼近[J];地理空间信息;2011年04期
7 易战军;;基于遗传算法和粗糙集的图像检索[J];科技信息;2011年18期
8 高瑞;皮骏;;故障字典在轴承故障诊断中的应用研究[J];中国西部科技;2011年17期
9 李玲俐;;数据挖掘中分类算法综述[J];重庆师范大学学报(自然科学版);2011年04期
10 刘家国;赵金楼;;基于自我分类的供应链合作伙伴选择模型[J];哈尔滨工程大学学报;2011年06期
相关会议论文 前10条
1 肖健梅;芦晓明;王锡淮;;集装箱起重机防摇系统粗糙集控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 李晓丽;王彤;杜振龙;;基于粗糙集理论的流数据最优特征选择[A];第二十二届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2005年
3 聂力;王翰虎;;一个基于粗糙集理论的分类规则学习算法[A];第十六届全国数据库学术会议论文集[C];1999年
4 王旭阳;王彤;李明;;基于粗糙集理论的分类规则挖掘方法[A];第二十二届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2005年
5 刘永红;薛青;郑长伟;;基于粗糙集理论的C4ISR评估方法[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
6 赵明清;陶树平;;基于模糊等价关系的粗糙集[A];第二十届全国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2003年
7 葛丽;傅彦;;粗糙集在科学数据属性约简中的应用[A];第二十一届中国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2004年
8 陈楚湘;沈建京;陈冰;尚长兴;王运成;;运用粗糙集理论建立中老年肺炎中医症候诊断标准[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 赵荣珍;杨娟;黄显华;;粗糙集理论的故障知识发现及其工程应用模式研究[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年
10 顾成杰;张顺颐;刘凯;黄河;;基于粗糙集和禁忌搜索的特征选择方法[A];江苏省电子学会2010年学术年会论文集[C];2010年
相关重要报纸文章 前6条
1 闫春龙 邱云龙;宣钢与北京工业大学共同申报发明专利[N];世界金属导报;2011年
2 ;栉风沐雨铸辉煌 继往开来谱华章[N];人民邮电;2006年
3 王玮 蔡莲红;数据挖掘走入语音处理[N];计算机世界;2001年
4 本报记者 李智 通讯员 梁宪生;零的突破[N];山西经济日报;2001年
5 李磊;让电子政务更聪明[N];计算机世界;2001年
6 重庆邮电学院党委书记徐仲伟 院长 聂能;发挥学科优势 打造信息平台[N];科技日报;2005年
相关博士学位论文 前10条
1 张国军;基于粗糙集的相对属性约简算法及决策方法研究[D];华中科技大学;2010年
2 马君华;粗糙集属性约简和聚类算法及其在电力自动化中的应用研究[D];华中科技大学;2010年
3 杨习贝;不完备信息系统中粗糙集理论研究[D];南京理工大学;2010年
4 纪霞;不完备信息系统中粗糙集理论的扩展研究与应用[D];安徽大学;2010年
5 赵佰亭;混合决策系统的粗集模型及在转台故障诊断中的应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 刘业政;基于粗糙集数据分析的智能决策支持系统研究[D];合肥工业大学;2002年
7 丛蓉;作战指挥决策支持系统目标融合识别研究[D];大连理工大学;2010年
8 哈斯巴干;神经网络及其组合算法的遥感数据分类研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
9 刘洪波;汉语认知脑数据挖掘相关算法及应用研究[D];大连理工大学;2006年
10 王曙燕;医学图像智能分类算法研究[D];西北大学;2006年
相关硕士学位论文 前10条
1 吕望;基于粗糙集的车辆超载自动检测方法研究[D];长沙理工大学;2010年
2 田静宜;基于粗糙集和神经网络的柴油机故障诊断研究[D];中北大学;2011年
3 于兴网;粗糙集属性约简算法在数据挖掘中的研究[D];重庆大学;2004年
4 雷明;基于粗糙集理论的决策表压缩[D];华北电力大学(北京);2010年
5 魏悦亮;粗糙集在数据挖掘不确定性问题中的研究[D];中国石油大学;2010年
6 袁晓娟;基于粒计算的双论域粗糙集模型研究[D];兰州大学;2010年
7 武金艳;粗糙集与证据理论在医疗智能诊断系统中的应用研究[D];湖南大学;2010年
8 穆海芳;基于粗糙集理论的故障诊断知识获取研究[D];合肥工业大学;2010年
9 李琴;基于粗糙集的商业智能决策的研究与应用[D];广东工业大学;2011年
10 张贤勇;粗糙集的数学基础研究与两个广义粗糙集模型的探讨[D];四川师范大学;2004年
,本文编号:1599685
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/1599685.html