基于VMD和平均能量的齿轮故障特征提取

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1、殏檪檪檪檪檪檪檪殏檪文章编号：2095-1248（2016）06-0059-07檪殏信息科学与工程檪檪檪檪檪檪檪殏基于ＶＭＤ和平均能量的齿轮故障特征提取111，2112蒋丽英，高爽，崔建国，于明月，卢晓东，王景霖（1.沈阳航空航天大学自动化学院，沈阳110136；2.中航工业上海航空测控技术研究所故障诊断与健康管理技术航空科技重点实验室，上海201601）摘要：齿轮出现故障时，齿轮的故障信息包含在齿轮的振动信号中，用合适的特征提取方法提取故障信息是故障诊断关键又困难的问题。针对这一问题，提出了一种变分模态分解（ＶＭＤ）与

2、平均能量结合的齿轮故障特征提取方法。该方法首先用变分模态分解的方法将实验室采集到的各类振动信号分别进行变分模态分解，然后对分解得到的每一个模态分量求平均能量作为齿轮故障特征量。为了验证提取到的齿轮故障特征的准确性，采用欧氏距离方法对齿轮故障特征进行分类和诊断。诊断结果表明，本方法的诊断正确率达到100％。因此，所提出的基于ＶＭＤ和平均能量的特征提取方法能够准确地提取到齿轮故障特征。关键词：齿轮；振动信号；变分模态分解；特征提取垣中图分类号：ＴＰ206.3文献标志码：Ａdoi：10．3969／ｊ．ｉｓｓｎ．2095-124

3、8．2016．06．010GearfaultfeatureextractionbasedonVMDandaverageenergy111，2112ＪＩＡＮＧＬｉ-ｙｉｎｇ，ＧＡＯＳｈｕａｎｇ，ＣＵＩＪｉａｎ-ｇｕｏ，ＹＵＭｉｎｇ-ｙｕｅ，ＬＵＸｉａｏ-ｄｏｎｇ，ＷＡＮＧＪｉｎｇ-ｌｉｎ（1.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ110136，Ｃｈｉｎａ；2.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｖｉａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＦ

4、ａｕｌｔＤｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄＨｅａｌｔｈＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＡＶＩＣＳｈａｎｇｈａｉＡｅｒｏＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆ＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ201601，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｗｈｅｎｔｈｅｇｅａｒｉｓｆａｕｌｔｙ，ｔｈｅｆａｕｌｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｉｎｃｌｕｄｅｄｉｎｔｈｅｇｅａｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓ．Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｆａｕｌｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｉｔｈａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈ

5、ｏｄｉｓａｋｅｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ａｎｅｗｆａｕｌｔｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＶＭＤ）ａｎｄａｖ-ｅｒａｇｅｅｎｅｒｇｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍｌａｂｏｒａｔｏｒｙｗｅｒｅｆｉｒｓｔｄｅｃｏｍ-ｐｏｓｅｄｂｙＶＭＤ．Ｔｈｅｎｔｈｅｏｂｔａｉｎｅｄａｖｅｒａｇｅｅｎｅｒｇ

6、ｙｏｆｅａｃｈｍｏｄｅｗａｓｔａｋｅｎａｓｔｈｅｇｅａｒｆａｕｌｔｆｅａｔｕｒｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｇｅａｒｆａｕｌｔｆｅａｔｕｒｅ，ｔｈｅＥｕｃｌｉｄｅａｎｄｉｓｔａｎｃｅｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｃｌａｓｓｉｆｙａｎｄｄｉａｇｎｏｓｅｔｈｅｇｅａｒｆａｕｌｔｆｅａｔｕｒｅ．Ｄｉａｇｎｏｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｒａｔｅｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓ100％．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒ

7、ａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＶＭＤａｎｄａｖｅｒａｇｅｅｎｅｒｇｙｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｅｘ-ｔｒａｃｔｇｅａｒｆａｕｌｔｆｅａｔｕｒｅ．Keywords：ｇｅａｒ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ；ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ收稿日期：2016-10-28基金项目：国家自然科学基金青年基金（项目编号：51605309）；航空科学基金（项目编号20153354005）作者简介：蒋丽英（1976-），女，辽宁沈阳人，副教授，主要研究方向：旋转机械系

8、统故障特征提取、故障检测和故障诊断，Ｅ-ｍａｉｌ：ｊｌｙｌｃｂ01@163.ｃｏｍ。60沈阳航空航天大学学报第33卷在科技迅猛发展的今天，机械设备正朝着大（1）构造变分型化、复杂化、自动化方向发展。机械设备的安全假设每一个模态为拥有了中心频率的有限带稳定运行直接影响着工业生产的安全与经济效宽，变分问题就可以表述成寻求