高阶统计量在滚动轴承故障诊断中的应用

发布时间：2017-09-18 13:14

  本文关键词：高阶统计量在滚动轴承故障诊断中的应用

  更多相关文章： 双谱 循环双谱 循环自相关函数 峭度 滚动轴承 故障诊断

【摘要】：本文利用高阶统计量可以抑制高斯噪声的性质，运用理论、仿真和实验相结合的手段，研究了基于高阶统计量的滚动轴承故障诊断的方法。 首先介绍了高阶统计量的基本理论。（1）探讨了平稳随机过程的高阶谱的定义及性质，重点研究了高阶谱中阶次最低的双谱，发现双谱在理论上能够完全抑制高斯噪声；（2）探讨了循环平稳过程的循环自相关函数的定义、基本性质、实现过程以及切片解调性能，发现循环自相关函数解调能够提取故障特征；（3）探讨了循环平稳过程的高阶循环累积量谱，重点研究了循环双谱(三阶循环累积量谱)的定义、基本性质，改进了循环双谱的估计算法，发现循环双谱可以处理循环平稳信号，抑制信号的高斯噪声。 其次本文进行了仿真和实验研究，发现双谱特别是双谱的二维等高线图具有可分性，即可以区分出滚动轴承的不同故障类型。但由于双谱分析不能有效提取故障的特征频率，而且假设振动信号是平稳的，所以本文将循环自相关函数的切片分析方法引入到循环双谱分析中，提出应用循环双谱的峰值频率切片谱对故障进行特征提取的方法。结果表明，该方法可以提取出故障的特征频率，并且在切片谱的2倍峰值频率处两侧，会均匀分布着间隔为故障通过频率的谐波。 最后本文也对四阶累积量——峭度进行了研究，指出峭度对轴承故障特征成分取高值。提出了峭度分析法，并将峭度分析法应用到FIR滤波器频带范围的选择。实验结果表明，用该方法确定的参数对振动信号进行滤波，计算后得到的时域指标可以明显地区别出滚动轴承是否有故障。同时，，本文也将峭度分析法确定的频带范围应用到循环自相关函数和循环双谱的切片分析中。
【关键词】：双谱 循环双谱 循环自相关函数 峭度 滚动轴承 故障诊断
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.33;TH165.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 滚动轴承的研究现状与发展趋势13-14
• 1.3 高阶统计量在机械故障诊断中的应用现状14-17
• 1.3.1 平稳随机过程中的高阶统计量14-16
• 1.3.2 循环平稳过程中的高阶统计量16-17
• 1.4 论文的主要研究内容及章节安排17-19
• 第二章 随机过程中的高阶统计量研究19-49
• 2.1 平稳随机过程的高阶矩与高阶累积量分析19-24
• 2.1.1 高阶矩与高阶累积量的定义及其性质19-22
• 2.1.2 高斯信号的高阶矩与高阶累积量22-24
• 2.2 平稳随机过程的双谱分析24-29
• 2.2.1 双谱的定义与性质24-26
• 2.2.2 双谱估计的实现过程26-27
• 2.2.3 双谱的性能分析27-29
• 2.3 循环平稳随机过程的循环自相关分析29-39
• 2.3.1 循环平稳随机过程的高阶循环矩与高阶循环累积量30-31
• 2.3.2 循环自相关函数的定义31-32
• 2.3.3 循环自相关函数估计的实现过程32-33
• 2.3.4 循环自相关函数的解调性能分析33-39
• 2.4 循环平稳随机过程的循环双谱分析39-48
• 2.4.1 循环双谱40-41
• 2.4.2 循环双谱估计的实现过程41
• 2.4.3 循环双谱的性能分析41-48
• 2.5 本章小结48-49
• 第三章 滚动轴承的振动故障特征及实验数据简介49-54
• 3.1 滚动轴承故障机理49-52
• 3.1.1 滚动轴承的失效形式49-50
• 3.1.2 滚动轴承的振动信号特征50
• 3.1.3 滚动轴承的故障特征频率50-52
• 3.2 本文用到的实验数据说明52-53
• 3.3 本章小结53-54
• 第四章 基于高阶统计量的滚动轴承振动数据分析54-82
• 4.1 峭度在滚动轴承振动数据分析中的应用54-61
• 4.2 双谱在滚动轴承振动数据分析中的应用61-64
• 4.3 循环自相关函数在滚动轴承振动数据分析中的应用64-69
• 4.3.1 滚动轴承内圈故障的特征提取64-66
• 4.3.2 滚动轴承外圈故障的特征提取66-67
• 4.3.3 滚动轴承滚动体故障的特征提取67-69
• 4.4 循环双谱在滚动轴承振动数据分析中的应用69-81
• 4.4.1 滚动轴承内圈故障的特征提取69-75
• 4.4.2 滚动轴承外圈故障的特征提取75-81
• 4.5 本章小结81-82
• 第五章 总结与展望82-84
• 5.1 本文结论82-83
• 5.2 前景与展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-90
• 附录90-93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 苏中元;贾民平;许飞云;胡建中;;循环双谱及在周期平稳类故障中的应用[J];中国工程科学;2006年09期

2 张文苑,刘国众,周湛学;滚动轴承故障的倒频谱分析[J];河北科技大学学报;2001年01期

3 陈仲生,杨拥民,胡政,沈国际;基于循环统计量的直升机齿轮箱轴承故障早期检测[J];航空学报;2005年03期

4 张桂才,史铁林,杨叔子;基于高阶统计量的机械故障特征提取方法研究[J];华中理工大学学报;1999年03期

5 李志农,何永勇,褚福磊;基于Wigner高阶谱的机械故障诊断的研究[J];机械工程学报;2005年04期

6 李凌均;韩捷;李朋勇;郝伟;陈磊;;矢双谱分析及其在机械故障诊断中的应用[J];机械工程学报;2011年17期

7 姜鸣,陈进,秦恺;时变调幅信号的循环平稳特征[J];上海交通大学学报;2001年12期

8 姜鸣,陈进;循环自相关函数的解调性能分析[J];上海交通大学学报;2002年06期

9 盖广洪,屈梁生,李崇晟;二代小波消噪在数字信号处理器中的实时实现[J];西安交通大学学报;2004年03期

10 杨艳霞;;小波域双谱分析方法在故障诊断中的应用[J];仪器仪表与分析监测;2012年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 盖强;局域波时频分析方法的理论研究与应用[D];大连理工大学;2001年

2 周福昌;基于循环平稳信号处理的滚动轴承故障诊断方法研究[D];上海交通大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王文莉;基于高阶谱的齿轮故障诊断与识别[D];武汉科技大学;2007年

本文编号：875745