基于demd时频分析理念及在旋转机械故障诊查应用

《基于demd时频分析理念及在旋转机械故障诊查应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于DEMD时频分析理念及在旋转机械故障诊查应用第1章绪论1.1课题背景及研究意义旋转机械是指主要功能由较高速度的旋转运动来实现的机械设备，诸如大型发电机组、航空发动机、高速压缩机离心泵、高速压缩机等。在体现国家发展规模的制造业、机械、化工等基础工业部门，以及体现国家技术水平的航空、电力以及一些军事工业部门，旋转机械都起到了的关键作用。科技的快速发展推动了工业生产的要求越来越精细以及越来越智能，旋转机械设备将目标定位为更集成化、更高速化、更智能化以及更严格化，并且朝着这个目标快速地发展。多功能与高性能指标的机器内部的结构复杂多样，各部件之间的结构配合紧密。机械

2、长时间运行后，各种故障随着外部或内部因素的影响相继出现，往往使设备降低或失去一定的功能[1]。某一个关键零部件尤其是旋转机械的轴承、转子或齿轮出现故障，有可能导致整台机器不能正常运转，甚至使整个设备功能损坏[2]。若机械设备故障已出现却未得到及时的处理，任其持续发展往往会因此导致严重的后果。20世纪80年代初我国的工业开始迅猛地发展，大型旋转机械的应用日益广泛。由旋转机械故障引起的重大事故却频频发生：20世纪80年代中期在山西大同发电厂发生了严重的事故，经调查事故是发电机组的转子产生断裂故障而引起的；20世纪80年代末，秦岭发电厂同样发生了由机组主轴断裂引发事

3、故，导致了更加严重的后果[3]。21世纪初阜新电厂再一次发生机组断轴事故，造成的损失与影响却已经无法用数字估量[4]。在国外类似的事故也在频频发生，正如一幕幕悲剧在持续上演。1971年因联轴器的螺栓发生断裂，美国供电系统的300MD的时频分析方法2.1前言EMD的最大的功能是能把复杂的非稳定信号分解为简单的稳定的信号，使其成为由有限个数的IMF构成的信号，而每一个IMF都是具有单一频率成分的波形信号，即在每个确定的时刻信号都有与之对应的频率，由IMF得到的瞬时频率具有实际意义。EMD具有自适应性，能够处理非平稳、非线性的信号。但是作为一种发展时间较短的时频分析

4、方法，EMD的理论与算法还不够完善。模式混叠、端点效应等问题使得EMD的分解效果不尽人意。基于微分的经验模式分解是在EMD理论的基础上进行的算法改进。通过对原始信号进行微分使得信号中的不同频率成分比重改变，增强EMD的频率分解能力，有利于将信号中频率相近或微弱的高频成分提取出来，能够有效的改善EMD的模式混叠现象[63]。本章主要阐述了DEMD的基本原理与算法。首先介绍了EMD方法的基本原理和算法，然后在EMD理论基础上引出DEMD时频分析方法。最后分析了DEMD在信号分解中存在的端点效应问题。2.2EMD基本原理及算法研究在基于EMD的时频分析方法的研究过程

5、中，只有理解瞬时频率与本征模函数的意义才能真正掌握EMD的基本原理和算法核心。在时频分析中，频率在非平稳的信号中随着时间变化而改变。想要从时间和频率两个角度全面描述整个信号的发展过程，必须将频率与时间一一对应。即每一个确定的时刻都对应确定的频率，由此建立频率与时间的函数对应关系。最初的瞬时频率的定义来自傅里叶分析，作为与频率相关的函数，傅里叶分析中认为瞬时频率的定义应该和频率的定义一致，因此瞬时频率的定义被局限为至少需要一个周期的谐波函数才能准确定义。基于傅里叶分析的瞬时频率只在信号稳定时才具有实际物理意义，对于非稳定、非线性的复杂信号，瞬时频率将失去实际物理

6、意义。基于传统傅里叶分析的瞬时频率并不能反映出信号的局部特征。因为没有确定的瞬时频率的定义，在很长时间内瞬时频率的求解方法都没有统一，直到Hilbert变换产生以后，瞬时频率才有了统一的定义。第3章基于HMM校正与神经网络延拓....193.1前言.....193.2基于神经网络的数据延拓方法.........193.3HMM模型的基本理论....203.4基于HMM的预测数据校正算法.....233.5HMM与神经网络预测数据延拓方法结合抑制端点效应........243.6仿真实验分析.......263.6.1支撑松动故障动力学模型.........26

7、3.6.2数值仿真.......283.7本章小结.........30第4章基于DEMD与小波渐进半软阈值去噪方法.......314.1前言.....314.2小波渐进半软阈值去噪方法.......314.3基于DEMD与小波渐进半软阈值的去噪方法.......334.4仿真实验分析.......344.5本章小结.........37第5章基于DEMD和HMM的旋转机械故障诊断方法.....385.1前言.....385.2基于DEMD的故障特征提取方法.........385.3基于DEMD-HMM的单一故障模型识别....395.4基于DEMD与HM

8、M的旋转机械耦合故障诊断.......