全矢高阶统计量及其在故障诊断中的应用研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212202348密级硕士学位论文全矢高阶统计量及其在故障诊断中的应用研究作者姓名：管腾飞导师姓名：韩捷教授学科门类：工学专业名称：机械电子工程培养院系：机械工程学院完成时间：2015年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterFullVector'sHigher-OrderStatisticsandItsApplicationinFaultDiagnosisByTengfeiGuanSupervisor:Prof.JieHanMechanic

2、alandElectronicEngineeringSchoolofMechanicalEngineeringMay2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：气膝卞日期：M/i奇上月•^日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位

3、论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文储：^

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6、-^日期：冲年夕月1日摘要摘要高阶统计量由于能有效提取信号中包含的非线性信息而广为应用于转子故障诊断。然而，常规高阶统计量的研究对象是单通道信号，不能全面反映转子特征，甚至基于同一截面不同方

7、向获得的分析结论具有差异性。为了解决这个问题，以全矢谱分析为基础，提出了两种改进的高阶统计量方法，即矢双谱方法和矢Wigner高阶谱方法，给出了其定义和计算流程，并将其应用于转子的故障诊断中。主要研究的工作如下：1.讨论了全矢谱分析的理论知识及其数值计算。通过实例分析，证明了全矢谱分析可以完全兼容同一截面相互垂直的振动信息，真实地描述出转子实际状态，有效的克服了常规频谱分析时不同方向的振动信号频谱结构的差异性，使频谱结构表达唯一，为基于全矢谱的故障诊断提供了可靠的特征信息。2.分析了传统双谱分析与传统Wigner高阶谱分析的优点和不足，通过实验验证了其利

8、弊，指出了单通道分析的信息特征不全，说明信息融合的必要性。3.结合全矢谱分析和双谱方法，提出了矢双谱对角切片分析方法，研究了其计算方法，并进行仿真试验和实例应用验证，结果均表明，矢双谱对角切片能充分反映振动的非线性特性，分析结论唯一，使得诊断准确性得以提高。4.针对含有非高斯噪声的信号，矢双谱分析效果变差，引入小波包分解，利用小波包的局部优化特性，提出了小波包-矢双谱方法，该方法不仅继承了矢双谱提取非线性以及融合双通道的优点，还实现了小波包对非高斯噪声的抑制。5.结合全矢谱分析与Wigner高阶谱，提出了矢Wigner高阶谱分析方法，给出了其定义和算法，

9、并选用Choi-Williams核滤波来抑制Wigner高阶谱引入的交叉项，很好的改善了分析效果。通过仿真和实验研究，验证了矢Wigner高阶谱分析方法比传统Wigner高阶谱具有明显的优点。关键词：故障诊断；信息融合；全矢谱；高阶统计量；矢双谱；小波包-矢双谱；矢Wigner高阶谱IAbstractAbstractHigher-orderstatisticsanalysisiswidelyadoptedintherotorfaultdiagnosisbecauseitcanextractthenonlinearpropertiesofthesignal

10、s.Butgeneralhigher-orderstatisticsanalysisisusedtoregardsinglechannelsignalastheresearchobjects,itcannotembodythecharacteristicscompletely,andfurthermoretheanalysisconclusionsobtainedmaybedifferentcomingfromthedoublechannels’signalsatthesamecrosssection.Inordertosolvethisproblem,

11、twonewdevelopedapproachesofhigherorderst