基于高阶统计量的机械故障分析识别方法研究

发布时间：2021-05-05 21:08

　　故障信号的特征提取是设备状态监测和故障诊断过程中重要的环节。从某种意义上说,特征提取是当前设备故障诊断研究中的“瓶颈”问题。在信号检测环节不可避免引入的干扰噪声,则是影响故障信号特征正确识别的重要因素。为了解决特征提取这一关键问题,本文重点研究了基于高阶统计量的故障信号降噪与特征提取技术。 正确认识设备状态监测和故障诊断中噪声信号来源及分类是抑制噪声影响的前提。因此本文探讨了故障特征信号中的机械噪声来源和电磁噪声来源。研究了设备状态监测和故障诊断中噪声信号的概率分布情况,指出一般情况下噪声信号都是高斯分布的色噪声。给出了噪声正态性的两种检验方法——图方法和Jarque-Bera检验法。并对实测噪声的统计分布情况和功率谱密度形式进行了验证,进一步说明了干扰噪声的高斯分布特征。 为了解决高斯噪声背景下的故障信号中的特征提取问题,本文提出了时间平均三阶累积量的概念。从理论上系统地阐述了时间平均三阶累积量的定义、性质以及计算方法和工程应用前景。研究表明:谐波过程的时间平均三阶累积量为非零值,其一维切片依然为谐波过程。更为难能可贵的是,理论上噪声方差越大,利用时间平均三阶累积量一维切... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题概述
    1.2 设备状态监测与诊断技术的发展现状
    1.3 故障诊断领域的信号处理技术
        1.3.1 设备故障信号的传统处理方法
        1.3.2 设备故障信号的现代处理方法
    1.4 故障特征信号的消噪技术
    1.5 基于高阶统计量的故障特征信号处理方法
    1.6 本文的主要工作
第2章 高阶统计量理论简介
    2.1 绪言
    2.2 高阶统计量方法的研究现状
    2.3 高阶统计量方法的发展趋势
    2.4 高阶统计量的定义
    2.5 高斯过程的高阶矩和高阶累积量
    2.6 高阶矩谱和高阶累积量谱的定义
    2.7 高阶累积量的性质
    2.8 高阶累积量的计算
    2.9 本章小结
第3章 设备振动信号中的噪声及其分布
    3.1 故障诊断中噪声概述
    3.2 机械设备中的噪声源
        3.2.1 撞击噪声
        3.2.2 摩擦噪声
        3.2.3 轴承噪声
        3.2.4 齿轮噪声
        3.2.5 阀门噪声
        3.2.6 管路噪声
    3.3 电路中的噪声源
        3.3.1 外部干扰噪声
        3.3.2 系统自身内部噪声干扰
    3.4 振动信号中的噪声分类
    3.5 旋转机械振动信号中的噪声分布
        3.5.1 中心极限定理
        3.5.2 噪声分布的正态性检验方法
        3.5.3 实例验证
    3.6 本章小结
第4章 深度高斯噪声背景下的故障信号谐波识别
    4.1 绪言
    4.2 谐波过程的时间平均三阶累积量
        4.2.1 随机过程的数学期望
        4.2.2 数学期望的估计算法
        4.2.3 时间平均三阶累积量
    4.3 高斯噪声背景下的谐波信号的时间平均三阶累积量
    4.4 工程应用实例和计算机仿真试验
        4.4.1 工程应用实例
        4.4.2 计算机仿真试验
    4.5 本章小结
第5章 非高斯有色噪声中的故障信号谐波识别
    5.1 绪言
    5.2 观测模型及Hilbert变换
    5.3 基于预滤波的谐波恢复方法
    5.4 谐波幅值估计
    5.5 数值仿真试验
    5.6 本章小结
第6章 转子系统故障的高阶谱特征分析
    6.1 绪言
    6.2 转子系统的力学模型
    6.3 转子故障的振动特征
    6.4 谐波信号的双谱
    6.5 转子不对中的双谱特征
    6.6 本章小结
第7章 VC与MATLAB接口编程
    7.1 开发工具的介绍和选择
    7.2 MATLAB与VC的接口编程方法
        7.2.1 通过MATLAB引擎实现与VC的互连
        7.2.2 利用MATLAB C(++) Math Library调用MATLAB函数
        7.2.3 MATLAB编译器
    7.3 利用动态链接库技术调用MATLAB
        7.3.1 Windows下的动态链接库
        7.3.2 MATLAB中DLL文件的生成
        7.3.3 MATLAB数据类型和存储方式
        7.3.4 开发环境编译环境的设置
    7.4 一个具体应用例子
        7.4.1 编写M文件
        7.4.2 编译生成动态链接库
        7.4.3 在VC中创建调用工程
        7.4.4 编译、链接生成可执行文件
    7.5 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 总结
    8.2 进一步的工作
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]上海证券市场收益率的正态性检验[J]. 林美艳,薛宏刚,赵凤群.  纺织高校基础科学学报. 2003(03)
[2]我国正在制订“正态性检验”的新标准[J]. 梁小筠.  应用概率统计. 2002(03)
[3]高分辩率谐波恢复的互四阶累计量的Pisarenko方法[J]. 康晓涛,黄家才,石要武.  吉林大学学报(信息科学版). 2002(02)
[4]高分辨率谐波恢复的互四阶累积量ESPRIT-SVD方法1[J]. 马彦,石要武,孙文涛.  吉林大学学报(信息科学版). 2002(01)
[5]裂纹转子振动研究的现状与展望[J]. 朱厚军,郑艳平,赵玫.  汽轮机技术. 2001(05)
[6]高阶循环统计量理论在机械故障诊断中的应用[J]. 陈进,姜鸣.  振动工程学报. 2001(02)
[7]带有误差变量的偏度和峰度正态性检验[J]. 崔恒建,陈广雷.  北京师范大学学报(自然科学版). 2000(01)
[8]信号处理在机械设备故障诊断中的应用(连载) 第一讲 基于傅里叶谱分析的诊断方法(下)[J]. 陈进.  振动与冲击. 1999(02)
[9]开闭裂纹转子的模型化与动态仿真[J]. 王立平,李晓峰,杜润生,杨叔子.  华中理工大学学报. 1999(04)
[10]基于高阶统计量的机械故障特征提取方法研究[J]. 张桂才,史铁林,杨叔子.  华中理工大学学报. 1999(03)



本文编号：3170587