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1、第十届全国振动理论及应用学术会议论文集基于线性不变矩的微弱信号检测方法,,冯明时脊永刚马海龙北京工业大学机电学院北京市先进制造技术重点,实验室北京,摘要针对机电设各早期故障振动信号的强噪声微弱特性提出基于线性不变矩的微弱信号棍沌振子检测方法。该方法使用线性不变矩对混沌振子相图状态进行定量刻画,用于确定混沌振子由混沌状态向大尺度周期状态转换的临界闽值,进,而构造混沌振子检测器利用其对微弱周期信号的敏感性检测故障特征周期信号。应用该方法对仿真信号进行了分析,验证了其可行性,并成功应用于高速线材轧机轴承内圈故障的早期诊断。关键词混沌振子线性不变矩微
2、弱信号检测早期故障诊断中图分类号岌笋人血刀改,,,,,邵,
3、一
4、,#∃%&%∋(%!+inciPientfaultebediagnosedetectingthe!∀)∗an妙deharacterPeriodiesignal.ThisthodwasaPPliedtothesimulatednumeriealanalysisandtheineiPientitme.faudiagnosisofbearinginhighsPeedwirerollingmillywords:chaotieoscillator:lineinvarimoment;weaksignaldeteetion;ine
5、iPientltKeantfaudiagnosis1弓!言混沌振子因其对微弱周期信号的敏感性和对噪声的免疫力被广泛用于微弱信号的检测。,,由于机电设备的早期故障具有信号微弱受噪声影响较大的特点混沌振子亦被较多应用于机。,ufi电设备的故障诊断中在建立混沌振子检测器的过程中需要将Dng方程中策动力幅,。u值置于系统状态变化的边缘即确定混沌振子的临界闽值文献[l]使用H氏矩作为特征量,。来描述混沌振子相图转变前后的变化进而确定混沌振子的临界闽值该文中采用的不变矩,:是一种基于区域的矩(称之为面矩)而混沌振子相图与普通的二维图像不同它是一条二维矢量曲线。线性不变矩是一种基于曲线的矩(称
6、之为线矩),更适合作为描述混沌振子相,。图的特征值因此本文采用线矩代替面矩对混沌振子相图进行描述2混沌振子omelsufi,混沌振子检测器可以通过H型Dng方程建立方程形式如下l2]父+既一x+x3=eos。。rlFO()():。,,。式中为阻尼系数c为系统内部周期摄动力为周期摄动力幅值FOos(叭OF0,,为了可以检测任意频率的周期信号令t=山r(转换后将t代替公)将方程(l)变形得:到如下状态X-叭y}:%(一即+x一x,+eosr))(2)Ly二FO(鸟,:当加入被测微弱周期信号和外部噪声后式(2)变为:0.51075009);0.Z基金项目国家自然科学基金项目(N国家高技
7、术研究发展计划(863洲ogAA04z417)242第四部分故障诊断.亡了·estweesXV鸟y(3)仇(一卿+x一x,+eost+eost+8+NtFO(叭)弓(叭)()):,1,式中叭为内部周期摄动力的角频率口为待测微弱周期信号的角频率0为被测微弱周期信号的相位;N(t)为服从正态分布的随机噪声l3]。,,,对于式(2),将叭c固定从o逐渐增加超过某一lteJ值Fa时相图由小尺度周期F0状态变为混沌状态。继续增加至超过另一个阑值凡时,相图由混沌状态变为大尺度周期状态。在己知
