改进的小波变换在罗拉故障诊断中的应用.pdf

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1、改进的小波变换在罗拉故障诊断中的应用朱明玲。等ApplicationofImprovedWaveletTransfOrmintheRollerFaultDiagnosis朱日月蛤互盎在邪弱霞(东华大学信息学院，上海200051)摘要：针对纺织细纱机中罗拉故障的诊断问题，采用了一种改进的小波分解与重构算法对故障进行特征提取，并通过反复的实验选取出了比较合适的双正交小波基以准确地提取特征信息；eft析了传统小波变换在罗拉故障中产生混频的原因，给出了一种改进的小波算法。该算法将小波变换与Fffr相结合以消除混频现象。仿真研究表明，双正交小

2、波基对于提取罗拉故障的特征频率有较好的效果，改进的小波算法能够较好地消除频率混叠现象。关键词：小波变换快速傅里叶变换Mallat算法特征提取罗拉故障中图分类号：THl65．3文献标志码：AAbstract：Aimingattherollerfaultdiagnosisintextilespinningfranles，theimprovedmethodthatadoptingwaveletanalysisandreconstructionalgorithmisusedtoextractthefeaturesoffaults．Inord

3、ertoextractmol'．eprecisefeatureinformation．throughrepeatingexperiments，Inoresuit-ablebi—orthogonalwaveletbasisisselected．Thecausesoffrequencyoverlappinggundinapplicationoftraditionalwavelettransformforrollerfaultareanalyzed-andtheimprovedwaveletalgorithmisproposed．This

4、algorithmcombineswavelettransformandFFTtoeliminatethephe-nomenonoffrequencyoverlapping．Thesimulationrese￡啪hshowsthatthebi-orthogonalwaveletbasisismoreeffectiveforextractingfeaturefre-quencyofrollerfault；andtheimprovedwaveletalgorithmwelleliminatesthefrequencyoverlappin

5、g．Keywords：WavelettransforraFffI'MallatalgorithmFeatureextractionRollerfauh0引言在现代化生产中，细纱机设备的故障诊断技术越来越受到重视，如果某台细纱机出现故障而未能及时发现并排除，不仅会导致设备本身损坏，还可能造成机毁人亡的严重后果。传统细纱机故障的检测是通过人的感觉和经验来判断的，这就存在很大的局限性。罗拉是纺织机械中被广泛应用的机械部件，罗拉结构的运转状态直接决定了最终产品质量的好坏。本文从物理意义上分析罗拉故障的特征，并研究采用小波变换的方法来提取这些

6、特征信息。由于传统的小波算法不能很好地提取出故障信号的特征参数，本文将采用一种改进的小波分解与重构算法，并通过反复实验选取出对于罗拉问题而言比较合适的小波基，以提取出比较准确的特征信息。1罗拉故障分析1．1罗拉的工作原理罗拉传动的工作原理是由电机转动通过皮带传动修改稿收到日期：2010—07—22。第一作者朱明玲，女，1985年生，现为东华大学控制工程与控制理论专业在读硕士研究生；主要从事信号处理、模式识别方面的研究。主罗拉转动，主罗拉再通过摩擦力传动副罗拉转动。由此可以得到两种比较常见的罗拉故障：一是由于罗拉轴弯曲所导致的主罗拉弯

7、曲，另一个是由于主罗拉压力所造成的副罗拉椭圆。罗拉传动如图1所示。图1罗拉传动图Fig．1Rollertransmission1．2故障分析罗拉弯曲是罗拉轴弯曲所造成的，一般情况下其特征频率为：，=现±畋(1)式中圻为电机转动的固有频率沈为罗拉固有频率。在本文所用的装置中，罗拉的转速为180r／min，电机转动的固有频率为50Hz。因此，由式(1)可以得出，当n=1时，罗拉弯曲故障的特征频率比较明显，为1004-3(Hz)。36PROCESSAUToMATl0NINSTRUMENTATIoNVoL32N仉3March2011改进的小

8、波变换在罗拉故障诊断中的应用朱明玲。等罗拉椭圆是由于主罗拉的压力使另一个罗拉变形造成的，这使得罗拉椭圆时的频率变为原频率的两倍，从时间域上看是两个正弦波的叠加，如图2(b)所示。t／s(t)正常信号t／s(b)罗拉椭圆时信号图2信号自