约束KICA信号分离方法及在滚动轴承故障诊断中的应用研究
[Abstract]:Rolling bearing is the core component of rotating machinery, and its performance directly affects the running state of the whole mechanical system. However, because of the complex processing technology and poor working environment, the bearing has a high failure rate, so the bearing fault diagnosis has been an important research topic. The measured vibration signals of rolling bearings often have multiple vibration sources at the same time, which show non-stationary and nonlinear, which seriously affect the accuracy and reliability of diagnosis. Independent component analysis (ICA) is an analytical method based on the high order statistical characteristics of signals developed in recent years. It can separate independent components from each other only by multichannel mixed signals. However, the algorithm has some limitations in dealing with nonlinear signals. The kernel independent component analysis (KICA) used in this paper is a new algorithm which combines the nonlinear solution of the kernel method and the higher-order statistical characteristics of the ICA. It can effectively capture the nonlinear characteristics of the data. It has a unique advantage in dealing with high-order correlation data. Although the kernel method has good performance on many problems, the selection of kernel function and kernel parameters is lack of uniform rules, and can only be determined by experience in practical application. At the same time, there is uncertainty in signal processing based on KICA. To solve the above problems, the following works are carried out: (1) the typical fault mechanism of rolling bearing, which is the core component of rotating machinery, is summarized, and the vibration signal collection experiment of rolling bearing is carried out. At the same time, the ICA, kernel method and the principle of KICA method in rolling bearing fault diagnosis are discussed. (2) aiming at the difficulty of determining the kernel function and kernel parameters of KICA algorithm in mechanical fault diagnosis, a similarity function based on the cosine value of the improved vector angle is constructed. In this paper, the signal similarity before and after KICA separation is used as the criterion for evaluating the effect of KICA signal separation, and the kernel parameters of KICA in fault diagnosis of rolling bearing are studied. The type of kernel function and the range of parameters are determined by simulation experiments, which are used to guide the analysis and diagnosis of vibration signals of rolling bearings. (3) aiming at the uncertainty in KICA separation, the source signal estimation problem and the single problem of signal information use, a rolling bearing fault diagnosis model based on constrained KICA is proposed. The purpose of this paper is to construct the constraint condition of pulse reference signal for KICA signal separation by prior knowledge of rolling bearing fault mechanism, and to improve the effect of fault signal separation. The effects of signal channel number, pulse reference signal frequency, phase and pulse width on the performance of the algorithm are studied. The validity of constrained KICA based on impulse reference signal for rolling bearing fault diagnosis is proved.
【学位授予单位】:湖南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TH133.33;TH165.3
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本文编号:2416678
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