自适应二阶双稳态随机共振的微弱特征增强检测方法研究

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1、第43卷第6期中国测试Vol.43No.62017年6月CHINAMEASUREMENT&TESTJune袁2017doi院10.11857/j.issn.1674-5124.2017.06.007自适应二阶双稳态随机共振的微弱特征增强检测方法研究罗毅渊贵阳学院机械工程学院袁贵州贵阳550005冤摘要院针对大型机械设备运行环境恶劣故障特征难以提取的问题袁提出一种自适应二阶双稳态随机共振方法遥首先系统输出信号的信噪比作为蚁群算法的自适应度函数袁然后采用蚁群算法优化二阶随机共振系统的参数和阻尼因子袁再利用优化得到的最佳参数设置二阶随机共振系统袁最后实现微弱故障特征的增强与提取遥数值仿真分析表明院该

2、方法可以有效地提取淹没在强噪声背景下的微弱正弦信号曰而且深沟球轴承滚动体故障实验结果证明提出的方法能有效增强与提取滚动体故障特征频率遥仿真与实验对比结果表明院提出的方法优于传统随机共振方法袁归功于该方法不仅能够利用蚁群算法并行选择和优化随机共振系统参数袁而且克服传统随机共振方法对高通滤波器的依赖遥关键词院二阶双稳态随机共振曰蚁群算法曰微弱特征检测曰故障诊断文献标志码院A文章编号院1674-5124渊2017冤06-0031-06Adaptivesecond-orderbistablestochasticresonancemethodanditsapplicationinweakcharacte

3、risticenhancedetectionLUOYi渊SchoolofMechanicalEngineering袁GuiyangUniversity袁Guiyang550005袁China冤Abstract:Anadaptivesecond-orderbistableSRmethodisproposedtoextractbearingfaultcharacteristicsinheavybackgroundnoise.First袁thesignaltonoiseratio渊SNR冤ofoutputsignalofsecond-orderstochasticresonancesystemiss

4、etastheobjectionfunctionofcolonyalgorithms.Second袁thecolonyalgorithmsareemployedtoselectandoptimizethesystemparametersanddampingfactor.Finally袁theoptimalparameterpairisusedtosetthesecond-orderstochasticresonancesystemtoenhanceandextractthebearingfaultcharacteristics.Simulationdataindicatethattheprop

5、osedmethodcaneffectivelyextractweakcharacteristicsinheavybackgroundnoise.Rollingelementbearingcasewithanincipientrollerfaultdemonstratesthattheproposedmethodpossessesstrongenhancementcapabilityandissuperiortotheexistingfirst-orderSRmethods.Thereasonisthattheproposedmethodnotonlyselectssystemparamete

6、rsadaptivelybyusingcolonyalgorithms袁butalsoisindependentonthehelpofhighpassfilters.Keywords:second-orderbistablestochasticresonance曰colonyalgorithms曰weakcharacteristicdetection曰faultdiagnosis0引言下袁由于复杂多变的振动传递路径以及工况的强背大型机械设备通常运行在低速重载等恶劣工况景噪声袁导致获取的信号不仅复杂多变袁且信噪比极收稿日期院2016-11-10曰收到修改稿日期院2016-12-12作者简介院罗毅

7、渊1980-冤袁男渊彝冤袁贵州贵阳市人袁讲师袁硕士袁研究方向为电子信息尧信号处理尧自动控制遥32中国测试2017年6月低遥因此袁微弱特征提取一直是大型机械设备故障诊式中D是噪声强度遥断中的关键难题遥而早期故障更加微弱袁实现早期故U渊x冤是双稳态势函数袁其表达式如下院障特征提取更具挑战遥a2b4U渊x冤=-x+x渊3冤随机共振被Benzi等[1]提出袁能利用噪声增强微24弱特征袁已被广泛应用于故障诊