滚动轴承的性能退化评估与剩余使用寿命预测方法的研究

《滚动轴承的性能退化评估与剩余使用寿命预测方法的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、专业学位硕士学位论文滚动轴承的性能退化评估与剩余使用寿命预测方法的研究作者姓名周裕华工程领域控制工程校内指导教师罗飞教授校外指导教师周松斌研究员所在学院自动化科学与工程学院论文提交日期2018年01月IResearchonPerformanceDegradationAssessmentandRemainingUsefulLifePredictionMethodsofRollingBearingsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhouYuhuaSupervisor：Prof.Luo

2、FeiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,ChinaII分类号：TP301学校代号：10561学号：201521013320华南理工大学硕士学位论文滚动轴承的性能退化评估与剩余使用寿命预测方法的研究作者姓名：周裕华指导教师姓名、职称：罗飞教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：控制工程论文形式：□产品研发□工程设计□√应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：模式识别与智能系统论文提交日期：2018年1月3日论文答辩日期：2018年3月17日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：

3、主席：乔兴宏委员：罗飞、肖兵、许玉格、戴诗陆III摘要摘要滚动轴承被广泛应用于众多机械设备中，它是极其重要而易受损坏的旋转部件，也是机械故障的主要源头，从而掌握滚动轴承的性能退化评估与剩余使用寿命预测技术成为了当今工业界的迫切需求。本文以滚动轴承作为研究对象，就轴承的退化机理分析、振动特征提取、轴承的性能退化评估与剩余使用寿命预测这四个方面展开了深入的研究。本论文的主要研究内容如下：（1）针对滚动轴承的监测信号难以直观表征轴承性能退化特性的问题，分析了轴承的退化机理分析，简述了轴承的状态监测/采集方法，为轴承振动特征提取的研究做好了前期准备。（2）针对

4、在轴承性能退化评估和预测的任务中难以从原始的振动信号中提取到有效特征的问题，研究了以卷积稀疏编码为主体的轴承振动特征提取方法。本文提出了基于“利用ADMM优化带组合学习的卷积稀疏编码”的特征提取方法，利用该方法可提取到由重构误差信号的均方根和峰度、加权的稀疏系数组成的特征集，最后通过IMS轴承振动信号实例验证了该方法的有效性。（3）针对在轴承性能退化评估方法研究中，轴承的衰退指标难以构建与指标阈值难以设定这两个问题，分别研究了基于加权融合特征集信息的指标构建方法和基于置信区间的指标阈值设定方法。通过传统特征指标的曲线分析和时域振动信号的直观分析，指出了

5、传统特征指标和直观的时域分析均难以用于评估轴承退化程度的问题。本文提出了基于“PCA融合特征信息的衰退指标构建、切比雪夫不等式的指标阈值设定和指数加权移动平均法的指标平滑”三者结合的轴承性能退化评估方法，通过标准的IMS轴承全寿命数据集验证了该退化评估方法的有效性。（4）针对在中小样本的情况下，传统的寿命预测方法和基于人工神经网络的方法都无法有效预测轴承剩余寿命的问题，研究了以SVR为主体的滚动轴承剩余使用寿命预测方法。本文实现了基于“相空间重构、果蝇优化和SVR”三者结合的轴承剩余使用寿命预测方法，通过IMS轴承全寿命数据集验证了该寿命预测方法的有效

6、性。上述所有方法在标准的IMS轴承全寿命数据集上完成了有效性验证的实验。关键词：滚动轴承；特征提取；衰退指标构建；性能退化评估；剩余使用寿命预测I华南理工大学工程硕士学位论文AbstractRollingbearingisavitalrotatingcomponentwhichiswidelyusedinmechanicalequipment.Itisthemainsourceofmechanicalfailuresinceitcanbeeasilydamaged.Therefore,masteringtheperformancedegradation

7、assessmentandremainingusefullifepredictiontechnologyofrollingbearingsbecomesanimperativerequirementfortheindustry.Thispapertakesrollingbearingsasresearchobjectandcarriesoutthoroughresearchesoffouraspects,includingbearingdegradationmechanismanalysis,vibrationfeatureextraction,bea

8、ringperformancedegradationassessmentandbearingr