转子故障信号的滤波与模式辨识方法研究
发布时间：2021-07-27 01:01
随着机械工业和计算机技术的发展,设备状态检测和故障诊断方面的研究受到广泛重视并得以迅速发展。灰色系统理论在解决小样本的不确定性问题中的模式辨识问题方面表现出了良好的性能。它以“部分信息已知、部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统为研究对象,通过对“部分”已知信息的生成、开发,提取有价值的信息,实现对系统运行行为、演化规律的正确描述和有效监控。本研究以转子为研究对象,并基于实验室已有的实验台对轴承-转子系统常见故障进行模拟,采用离散灰度形态滤波器对故障振动信号进行滤波处理,再完成频域变换并计算频域幅值灰色关联度,通过与标准故障模式判别矩阵的对比分析辨识故障类型。开展的主要研究工作及获得的研究结论如下：（1）在转子实验台上模拟了正常状态及不平衡、不对中、碰磨三种典型单一故障,分析了三种故障的发生机理并对故障振动信号进行了滤波消噪、频谱分析、模式辨识分析。讨论了常规的信号滤波及模式辨识方法的优劣性。（2）在滤波时为克服传统形态滤波器中单一的开、闭运算的扩张、反扩张性,采用开-闭、闭-开运算二级级联组合形式的离散灰度形态滤波器对故障信号进行滤波研究。通过对原始信号、滤波后信号的波形...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 主要研究内容与安排
第2章 灰色系统理论与灰色关联分析简介
2.1 引言
2.2 几种不确定性问题分析方法的比较
2.3 灰色系统理论及其研究内容
2.3.1 灰色系统的基本概念与原理
2.3.2 灰色系统的基本原理
2.3.3 灰色系统理论的研究内容
2.4 灰色关联分析
2.4.1 基本原理
2.4.2 灰色关联因素与关联算子集
2.4.3 灰色关联公理与灰色关联度的一般求解过程
2.5 灰色关联分析模型
2.5.1 灰色综合关联模型
2.5.2 基于相似性和接近性视角的灰色关联度模型
2.5.3 灰色周期关联度模型
2.6 灰色系统理论在故障诊断中的应用情况简介
2.7 本章小结
第3章 常见转子故障分析及离散灰度形态滤波器的设计与应用
3.1 引言
3.2 转子振动的基本特性和常见故障分析
3.2.1 转子振动的基本特性
3.2.2 常见故障机理与特征分析
3.3 数学形态学
3.3.1 二值形态学
3.3.2 灰度形态变换
3.3.3 离散灰度形态变换
3.4 离散灰度形态滤波器的设计
3.4.1 经典数字滤波器的概念与分类
3.4.2 离散灰度形态滤波器的设计与实验验证
3.5 本章小节
第4章 基于频域振幅灰色关联分析的转子故障模式辨识
4.1 引言
4.2 频域振幅灰色关联分析
4.2.1 频域振幅灰色关联度的概念
4.2.2 频域振幅灰色关联度的特征规律
4.2.3 频域振幅灰色关联分析的一般求解过程
4.3 基于频域振幅灰色关联分析的转子故障模式辨识
4.3.1 基于滑动轴承支撑的转子故障诊断过程
4.3.2 实验方案设计及实验
4.3.3 实验结果分析
4.3.4 讨论分析
4.4 本章小结
第5章 滑动轴承支撑的转子故障信号分析系统开发
5.1 引言
5.2 滑动轴承支撑的转子故障信号分析系统设计与开发
5.2.1 开发工具简介
5.2.2 软件系统功能设计
5.2.3 软件系统功能分析
5.3 本章小结
总结与展望
总结
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录B 设计的故障信号分析系统部分C SHARP底层程序
附录C 参加科研项目情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于熵带法与PSO优化的SVM转子故障诊断[J]. 霍天龙,赵荣珍,胡宝权. 振动.测试与诊断. 2011(03)
[2]灰色振幅关联度模型[J]. 施红星,刘思峰,方志耕,杨保华. 系统工程理论与实践. 2010(10)
[3]可视化编程数字图像处理平台的界面设计与实现[J]. 吕敏,沙莎. 计算机系统应用. 2010(09)
[4]通用数字信号处理平台的实现[J]. 李一华. 舰船电子工程. 2010(08)
[5]基于最小二乘支持向量机的滚动轴承故障诊断[J]. 万书亭,佟海侠,董炳辉. 振动.测试与诊断. 2010(02)
[6]基于形态滤波与灰色关联度的滚动轴承故障诊断[J]. 沈路,周晓军,张文斌,张志刚. 振动与冲击. 2009(11)
[7]旋转机械振动故障诊断的灰度-梯度共生矩阵方法[J]. 窦唯,刘占生,王政先. 航空动力学报. 2008(10)
[8]基于模糊灰色关联分析的故障样本集评估方法[J]. 李天梅,邱静,刘冠军,沈亲沐. 仪器仪表学报. 2008(10)
[9]滚动轴承故障信号的数学形态学提取方法[J]. 郝如江,卢文秀,褚福磊. 中国电机工程学报. 2008(26)
[10]灰色周期关联度模型及其应用研究[J]. 施红星,刘思峰,方志耕,张娜. 中国管理科学. 2008(03)
博士论文
[1]旋转机械故障模式识别方法研究[D]. 吕蓬.华北电力大学（北京） 2010
[2]基于EMD的机械振动分析与诊断方法研究[D]. 曹冲锋.浙江大学 2009
[3]最小二乘支持向量机算法及应用研究[D]. 姜静清.吉林大学 2007
硕士论文
[1]转子振动信号的数学形态滤波方法与量化特征提取问题研究[D]. 王志威.兰州理工大学 2011
[2]基于FPGA的数字信号处理算法研究与高效实现[D]. 郑文明.哈尔滨工程大学 2009
[3]基于MATLAB的数字图像处理系统研究[D]. 梁原.长春理工大学 2008
[4]基于VC++的数字图像处理系统的开发及算法研究[D]. 谭林秋.西安理工大学 2008
[5]数学形态学在信号处理方面的应用研究[D]. 刘姝.大连理工大学 2006
[6]基于数学形态学的形态滤波算法研究[D]. 刘剑.哈尔滨工程大学 2006
[7]故障诊断方法研究及软件开发[D]. 刘军.大连理工大学 2000
本文编号：3304737
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 主要研究内容与安排
第2章 灰色系统理论与灰色关联分析简介
2.1 引言
2.2 几种不确定性问题分析方法的比较
2.3 灰色系统理论及其研究内容
2.3.1 灰色系统的基本概念与原理
2.3.2 灰色系统的基本原理
2.3.3 灰色系统理论的研究内容
2.4 灰色关联分析
2.4.1 基本原理
2.4.2 灰色关联因素与关联算子集
2.4.3 灰色关联公理与灰色关联度的一般求解过程
2.5 灰色关联分析模型
2.5.1 灰色综合关联模型
2.5.2 基于相似性和接近性视角的灰色关联度模型
2.5.3 灰色周期关联度模型
2.6 灰色系统理论在故障诊断中的应用情况简介
2.7 本章小结
第3章 常见转子故障分析及离散灰度形态滤波器的设计与应用
3.1 引言
3.2 转子振动的基本特性和常见故障分析
3.2.1 转子振动的基本特性
3.2.2 常见故障机理与特征分析
3.3 数学形态学
3.3.1 二值形态学
3.3.2 灰度形态变换
3.3.3 离散灰度形态变换
3.4 离散灰度形态滤波器的设计
3.4.1 经典数字滤波器的概念与分类
3.4.2 离散灰度形态滤波器的设计与实验验证
3.5 本章小节
第4章 基于频域振幅灰色关联分析的转子故障模式辨识
4.1 引言
4.2 频域振幅灰色关联分析
4.2.1 频域振幅灰色关联度的概念
4.2.2 频域振幅灰色关联度的特征规律
4.2.3 频域振幅灰色关联分析的一般求解过程
4.3 基于频域振幅灰色关联分析的转子故障模式辨识
4.3.1 基于滑动轴承支撑的转子故障诊断过程
4.3.2 实验方案设计及实验
4.3.3 实验结果分析
4.3.4 讨论分析
4.4 本章小结
第5章 滑动轴承支撑的转子故障信号分析系统开发
5.1 引言
5.2 滑动轴承支撑的转子故障信号分析系统设计与开发
5.2.1 开发工具简介
5.2.2 软件系统功能设计
5.2.3 软件系统功能分析
5.3 本章小结
总结与展望
总结
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录B 设计的故障信号分析系统部分C SHARP底层程序
附录C 参加科研项目情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于熵带法与PSO优化的SVM转子故障诊断[J]. 霍天龙,赵荣珍,胡宝权. 振动.测试与诊断. 2011(03)
[2]灰色振幅关联度模型[J]. 施红星,刘思峰,方志耕,杨保华. 系统工程理论与实践. 2010(10)
[3]可视化编程数字图像处理平台的界面设计与实现[J]. 吕敏,沙莎. 计算机系统应用. 2010(09)
[4]通用数字信号处理平台的实现[J]. 李一华. 舰船电子工程. 2010(08)
[5]基于最小二乘支持向量机的滚动轴承故障诊断[J]. 万书亭,佟海侠,董炳辉. 振动.测试与诊断. 2010(02)
[6]基于形态滤波与灰色关联度的滚动轴承故障诊断[J]. 沈路,周晓军,张文斌,张志刚. 振动与冲击. 2009(11)
[7]旋转机械振动故障诊断的灰度-梯度共生矩阵方法[J]. 窦唯,刘占生,王政先. 航空动力学报. 2008(10)
[8]基于模糊灰色关联分析的故障样本集评估方法[J]. 李天梅,邱静,刘冠军,沈亲沐. 仪器仪表学报. 2008(10)
[9]滚动轴承故障信号的数学形态学提取方法[J]. 郝如江,卢文秀,褚福磊. 中国电机工程学报. 2008(26)
[10]灰色周期关联度模型及其应用研究[J]. 施红星,刘思峰,方志耕,张娜. 中国管理科学. 2008(03)
博士论文
[1]旋转机械故障模式识别方法研究[D]. 吕蓬.华北电力大学（北京） 2010
[2]基于EMD的机械振动分析与诊断方法研究[D]. 曹冲锋.浙江大学 2009
[3]最小二乘支持向量机算法及应用研究[D]. 姜静清.吉林大学 2007
硕士论文
[1]转子振动信号的数学形态滤波方法与量化特征提取问题研究[D]. 王志威.兰州理工大学 2011
[2]基于FPGA的数字信号处理算法研究与高效实现[D]. 郑文明.哈尔滨工程大学 2009
[3]基于MATLAB的数字图像处理系统研究[D]. 梁原.长春理工大学 2008
[4]基于VC++的数字图像处理系统的开发及算法研究[D]. 谭林秋.西安理工大学 2008
[5]数学形态学在信号处理方面的应用研究[D]. 刘姝.大连理工大学 2006
[6]基于数学形态学的形态滤波算法研究[D]. 刘剑.哈尔滨工程大学 2006
[7]故障诊断方法研究及软件开发[D]. 刘军.大连理工大学 2000
本文编号：3304737
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3304737.html
