滚动轴承故障特征提取与诊断研究

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1、密级：公开－论扁．应用研究於／《奔爲遠作ＳＨＩＩＡＺＨＵＡＮＧ下Ｊ巨ＤＡＯｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ＾Ｊ工穏硕ｉ学位论文滚动轴承故障特征提取与诊断新究ＳｔｕｄｙｏｎＦａｕｌｔＦｅａｔｕｒｅＥｘｔｒａｃｔｉｏ凸ａ订ｄＤｉａｎｏｓｉｓｏｆｇｔｈｅＲｏｌｉｉ凸Ｂｅａｒｉｎｇｇ培养单位：机械工程学晓专业领域：机械工程学生姓名：段春宇指导教师：申永军教授棱外导师：彭彦虎高工二〇—瓦年．一月■．独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研

2、究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加从标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名／：日期＝叫Ｍ，关于论文使用授权的说巧本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕±学位论文全文

3、数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授巧石家庄铁道＾大学，可心采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可Ｗ公布论文的全部或部分内容。保密的论文在解密后应遵守此规定（）ＷｉＩ作者签名：瓜曰：互，！转章期、导师签名：蛛每日期：如密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文滚动轴承故障特征提取与诊断研究StudyonFaultFeatureExtractionandDiagnosisoftheRollingBearing培养单位：机械工程学院专业领域：机械工程学生姓名：段春宇指导教师：申永

4、军教授校外导师：彭彦虎高工二零一五年一月摘要旋转机械在机械制造、电力、动力、乃至航空航天和军工部门等多领域应用广泛。生产系统中各个环节联系越来越紧密，一旦某个环节出现故障，将直接影响机械设备的正常运转，因此对于旋转机械的监测与诊断显得尤为重要，而滚动轴承作为旋转机械的重要组成部分，在日常生活和生产中，其作用不可轻视，对滚动轴承状态监测和故障诊断具有极大的实际意义。论文主要是通过分析滚动轴承振动信号来进行故障诊断。特征提取作为故障诊断的关键环节是研究的主要内容，本文分别研究了基于高阶统计量、分数低阶统计量、分数阶排列熵算法等

5、现代信号处理技术的特征提取方法；针对机械故障诊断存在着的获取样本困难、故障样本数量有限等问题，采用支持向量机作为故障识别方法，突出了其在小样本分类方面的优势。本文提出一些滚动轴承故障特征提取及诊断的新方法，主要研究内容如下：(1)介绍了alpha稳定分布的概念及其概率密度函数，通过对轴承故障信号概率密度拟合，证明了轴承故障信号更符合稳定分布，并在此基础上提取出了能够反映特征信息的相关特征参数，通过小波包分解理论和特征参数构成特征向量，进而利用支持向量机对故障进行了分类。(2)详述了高阶统计量理论及其性质，考虑到高阶统计量

6、理论中的三阶累积量和四阶累积量，分数低阶统计量理论中的特征指数和分散系数的特性，提出了不同阶次的特征提取方法，构成四维特征向量组，最后以所得的特征向量组为依据，利用支持向量机对机械系统的振动状态做出判断。(3)详细介绍了排列熵算法原理，仿真验证了排列熵算法的有效性；在排列熵的基础上提出了一种新的特征提取方法，即分数阶排列熵，仿真证明了分数阶排列熵对突变更加敏感，更显著地放大了时间序列的微小变化；选取不同阶次的排列熵值作为特征向量，为故障诊断特征提取提供了一个新的思路，利用支持向量机完成了不同工况的分类。关键词：滚动轴承；A

7、lpha稳定分布；高阶统计量；分数阶排列熵AbstractRotarymachineiswidelyappliedintotheareaofmachinerymanufacturing、electricpower、motivepower、andeventheaerospaceandthemilitarydepartmentect.Oncesomesectionsoftheoperationsystemarefailure,whicharebeingcloselylinked,itwilldirectlyinfluencet

8、heoperationofthewholesystem,soitisparticularlyimportantformonitoringanddiagnosisofrotatingmachinery.Rollingbearing,whichisthemainpartofherotatingmachine