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1、基于混沌特性的故障诊断方法的研究张凤，庞晓丽，熊晓燕(太原理工大学机械电子研究所，太原030024)摘要：本文主要针对基于垂直于振动筛筛帮振动信号的混沌特点，应用相空间重构理论，计算振动信号的特征参数即关联维数和李雅普诺夫指数，通过实验研究比较，得出振动筛在有无裂纹的状态下，关联维数和李雅普诺夫指数具有明显的差异，振动信号的特征参数能够作为判断振动筛有无裂纹的依据。运用此方法进行振动筛的故障诊断具有简单、直观、易于分析的特点关键词：振动筛；混沌；相空间重构；故障诊断中图分类号：TP206+.3TheStudyofFaultDiagnosisMethodBasedonCha
2、oscharacteristicsZHANGFeng,PANGXiaoli,XIONGXiaoyan(TaiyuanUniversityofTechnology,InstituteofMechatronicsEngineering,TaiYuan030024)Abstract:Basedonchaoticcharacteristicsinverticaldirectionofvibratingscreensides,thepaperusephasespacereconstructiontheory,calculatethecharacteristicparameterso
3、fvibrationsignals,thatiscorrelationdimensionandLyapunovexponent.Throughexperimentalresearch,CorrelationdimensionandLyapunovexponenthasasignificantdifferenceinastatethatvibratingscreenhascrackornocracks・Thecharacteristicparametersofvibrationsignalscanbeusedasthebasistodeterminevibratingscr
4、eenhascrackornocracks.Usingthismethodforfaultdiagnosisissimple,intuitive,easytoanalyze・Keywords:vibratingscreen;chaotic;phasespacereconstruction;faultdiagnosi0引言振动筛在正弦激励下长期连续工作，并受到被洗选物料的冲击、煤泥水和介质液体的侵蚀。其工作环境相当恶劣。由于振动筛是煤炭洗选的重要设备，若出现故障，振动筛出现裂纹，会使振动筛工作不止常，使生产屮断，严重时会造成人员伤亡，造成很大的经济损失。所以対裂纹损伤进行早
5、期监测，非常必要。混沌与分形方法是现代非线性科学的重要理论基础，特别适合于研究各种复杂问题。混沌运动是一种看似无规律，实则有序的现象，它的轨道或奇怪吸引子都是分形；分形是能够描述混沌运动的一个定量的参数，它在空间上来说体现为混沌⑴。在混沌预测研究中，实验测得的序列特征参数容易计•算，并能通过信号的特征参数定量的分析振动筛故障的相关信息。本文将混沌与分形理论应用于直线振动筛的裂纹诊断方面，通过提取其分形与混沌特征來对系统的状态进行一个定量的描述，实现故障诊断。1相空间重构理论一般情况下，复杂系统具有多个自由度，而在实际应用屮，常常采集到系统的一维时间序列来分析其运动状态，这
6、样不能如实反映系统的动力特性。而相空间重构是来研究如何从一维序列中重构出反映系统相空间的吸引子。现在常用的重构相空间的方法是Takens定理基金项目：山西省科技攻关项目资助(20100322014):ill西省高校青年带头人计划资助(TYAL)作者简介：张凤，(1987-),女，硕士，智能控制与故障诊断。通信联系人：熊晓燕，(1970-),女，教授，机电系统动态分析与故障诊断、信号处理、振动噪声分析与控制.E-mail:xxyswl@163.com重构相空间。利用该方法重构出的相空间的质量是由两个参数⑵所决定的，即时间延迟与嵌入维数。假设时间序列为｛殆，上，汕｝,采用延迟
7、坐标法对该序列进行重构，重构得到的伪相空间矢量为：(1-D为时间延迟,Xi=[Xi,Xi-^，上+2丨,,X/+(m1)1]t其中，1,2,M,M=n(m1)I是重构相空间中的向量个数,m为重构相空间的维数。2混沌和分形特征在振动筛裂纹诊断中的应用本文以现场振动筛的比例缩小模型为例，在下横梁有无裂纹两种状态下进行振动实验,实验中激励频率与工业振动筛的工作频率相一致，即激振器激振频率为16.6Hz。振动筛运行方向的振动属于强迫振动，由于裂纹出现而产生的振动远小于强迫振动水平，对于裂纹的诊断帮助不大，而垂直于筛帮方向的振动是混沌
