液压设备故障诊断的分形方法研究

发布时间：2020-04-22 11:13

【摘要】： 分形是一门新的学科，，它特别适用于分析非线性系统，而将分形用于机械设备故障诊断则是近年来发展的新动向。可以采用分形方法分析机械系统的非线性信号，从中提取出特征信息，并与其它的分析方法相结合，共同实现机械设备的故障模式识别与故障诊断。 本文首先探讨了分形用于机械系统故障诊断的理论基础。在介绍了分形和分形理论中的自相似性、无标度性、分形维数等概念后，讨论了分形与复杂机械系统的关系。分形中的关联维数反映了复杂机械系统运动过程中的吸引子的动态特性，因而可以采用分形的方法来分析复杂机械系统信号。在此基础上，提出了基于分形的机械系统故障诊断的方法与流程。 本文以轧机液压系统中的液压泵为研究对象，制定了运用分形方法对其进行故障诊断的试验方案，包括数据的获取、数据的采集方案、特征参数的提取和故障诊断方法等。在特征参数的提取中采用关联维数作为系统的特征参数，讨论了关联维数的计算方法和计算参数的选择。 在液压泵故障分形分析与诊断实例部分，对不同工作(故障)状态下的液压泵外壁振动速度信号的关联维数进行了分析，并与频谱分析进行了对比，结果表明，关联维数对设备故障比较敏感，能够反映复杂系统的动态特性，同时它也解释了频谱分析方法无法确定的非线性特征产生的原因，给出了定性和定量的结果。 为了课题研究的方便，单独开发了基于分形的数据分析系统，并对其作了简单的介绍。最后对课题的研究作了总结和展望。
【图文】：

广东工业大学硕士学位论文如图2一1所示的谢尔宾斯基垫圈，它的构造原理是将一个等边三角形四等分，去掉中间的一个得到一阶垫圈，然后将剩下的三个小等边三角形再分别进行同样的操作直到无穷。著名的巴黎埃菲尔铁塔正是以它作为平面图，虽然铁塔并没有把分形进行到无穷，但是它已经体现了这项工程的精彩，即在不损害结构强度的条件下完成了重力的转移[10]。其他规则分形的例子还有图2一所示的科赫雪花等。图2一1谢尔宾斯基垫圈构造过程FigZ一1TheeonstruetingprocessofSierPinskigasket图2一2科赫雪花FigZ一2TheeonstruetingProcessofKochsn衅flake另外一类自相似是统计意义上的自相似，这种分形我们称之为无规分形。自然界中的许多事物都具有分形的特征(见图2一3)。例如海岸线、岛屿、山谷、人的肺，血管，月坑的直径分布以及作为月坑成因的陨石和小行星的大小分布、物体的表面由细微粒子集聚成的凝聚体，闪电，多孔吸附材料的表面，蛋白质高分子的结构。自然界中的分形都是无规分形

图2一4蔡氏电路微分方程的解FigZ一4ThesolutionofdifferentialequationofChua’5Circuit图2并是蔡氏电路微分方程组的解，它就是一个奇异吸引子。对于奇异吸引子，一切在吸引子之外的运动都向它靠拢，对应着稳定方向，而一切到达吸引子内的运动轨迹则相互排斥，对应不稳定的方向。作为一个整体，奇异吸引子对微小的扰动是稳定的，最终系统运动的轨迹将进入吸引子:但是在吸引子内部的运动却对初始条件十分敏感，微小的扰动都将使运动的结果完全不同，这就是它对初始条件的敏感性。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH137

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本文编号：2636459