基于关联维数的溢流阀故障诊断

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1、第13卷第4期重庆科技学院学报(自然科学版)21年8月01基于关联维数的溢流阀故障诊断陈丙三张福江李春雨(福建工程学院，州300)福518摘要：对传统的振动信号处理技术只适合于线性系统，大多数机器故障都表现出非线性振动的特点，采用针而可关联维数来描述信号的真实特性。采用CC法分别针对溢流阀阀体正常和故障时的振动信号进行计算分析。现一算发正常时阀体振动信号的关联维数值较大，发生故障时关联维数值较小，不同状态关联维不同。而且关键词：流阀体；联维；障诊断溢关故中图分类号:H17T3文献标识码:A文章编号：6318(0)403—417—90210-1501先导式溢流阀是液压系统屮的压

2、力控制元件.1关联维估计11关联维的计算・结构较为复杂、容易发生故障。故障诊断时常用单频域的基于二阶统计量的功率谱分析來识别系统的振动状态，如，值、差、例均方自相关函数和功率谱，这些统计量容易测量和计算，所以应用十分广泛。但功率谱估计的前提是过程必须为线性f际振动实过程中的信号并不满足这一条件1它提供了信号的，二阶特性信息(量和方差)不能捉供信号的相位能，信息，缺少了相位信息就无法获得过程的非线性而特性。随着信号挖掘技术的发展，双谱【三谱也正1】、在被应用于故障诊断，且可以识别系统的非线性・但该方法计算量较大，难实现实时在线诊断。很关联维数是一种由观测得到的时间序列计算相应动

3、力系统吸引子的方法。本文采用分形理论的相空间重构算法即CC法对关联维进行计算。设}一方为观测得到的时间序列，中n12…，，间序具=,,』时V列的关联积分表示为：Cm,『(IV…驯H(d)ri,—i()式屮：一指时间序列的采样间隔;m—嵌人维数；IV—据纽.的大小；超球半径；N—m—)o一数r一M=(1r观测得到的时间序列进行相空间重构是关联维计算的第一步。重构结果记为:分形理论应用于故障诊断领域是学术界的新动向】］形维数可以用來描述非线性系统。映了2。—分4反构成复杂系统吸引子的动态特性。在众多的描写分形特征的分维数中。曲于关联维数对于吸引子的不均匀性反应敏感，更好地统的吸引

4、子也将数也随Z变化•化。因此本文采量•过对通1=,,/采样间隔日为发生变因此，用关m,)映吸引化・关联维子的特该而反联维数数作1•・•9式中：△一Hevse性。系能统发生故障时，系映吸引子复朵程度的关联维能够反映系统运动状态的变述溢流阀状态的特征12…，7m+描n△ai一时间延迟：t数据的d函数，:>,)1若：0)0i即右xO=；v,=。关联积分cm,,,为参考点周围半径为r(1r£2)的m维空间所能包含的相点的概率。关联维可表示为：ND,：n(rtt-Cm,,)1),——-()21nr故障的敏感性来实现故障模式识别与故障诊断。可根据不同时刻关因£>收稿日期：010—-521

5、-30从式()看出联维D是以1r1Cr为2可关n和n()坐标的双对数上直线部分的斜率0D于一个过对程而言是一个态函数，■•维数4又由系统所处的即关基金项冃：:建省重大专项(0Z021;研启动基金项冃(YZ04)闽港人才合作项(200)福20H00—)科G—109；MG099者简介:丙三(90)男，陈18-安徽宿州人,建工学院机电及自动化T:程系讲师，究方向为机械系统测试可能发生故障的原障析福研故诊断。?15?3联维数值的变化来判断故障发生征兆和寻找，图联8冃作程分陈丙三，张福江，李春雨:于关联维数的溢流阀故障诊断基状态决定，与过程无关。另外，关联维数具有"爛的意义，与系统的随

6、机性联系起來，而能深刻刻画系从统内部的机构特征并获得其本质规律。因此，可将关联维用于判别系统吸引子的动态结构，预测系统的状态（常或故障）正。1・主要参数的选择2力系统的特性:入维数选得太大，大大增加吸引嵌会子的几何不变量的计算量，且噪声和舍入谋差的影响亦会大大增加•而降低了计算的可靠性。文则从本是采用系统特征量饱和值法确定m值，戯工作状态下压力为2a,MP时阀体振动信号的时间序列在不同嵌入维数下的关维数见表1。嵌入维数从21逐到5渐递增。随着嵌入维数的增大，联积分曲线的斜率关在