基于非线性Volterra核辨识的转子裂纹故障诊断方法研究.pdf

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1、2010年12月机床与液压Dee．2010第38卷第23期MACHINETOOL&HYDRAULICSVol_38No．23DOI：IO．3969／j．issn．100I一3881．2010．23．041基于非线性Volterra核辨识的转子裂纹故障诊断方法研究蒋静，李志农，唐高松(1．南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西南昌330063；2．郑州大学机械工程学院，河南郑州450001)摘要：Voherra级数模型是一类能够完全描述系统的非线性传递特性的模型。将Voltera核的辨识应用于转子裂纹的故障诊断，提出一种基

2、于Voherra核的转子系统故障诊断方法。该方法利用系统的输入输出同步采样信号，采用RLS算法进行非线性系统Voltera时域核的辨识，利用得到的一阶核、二阶核和三阶核来判断系统当前所处的状态。以正常转子和有裂纹转子为例进行实验验证，实验结果表明：该方法不仅可以从一阶核的特性来判断系统的变化，而且还可以从二阶核、三阶核等来判断系统的变化，提供更丰富的故障信息。关键词：转子裂纹；Voherra级数；递推最小二乘算法；故障诊断；系统辨识中图分类号：THI7；TN911文献标识码：B文章编号：1001—3881(2010)23—138

3、—3FaultDiagnosisMethodBasedonVolterraKernelIdentificationforRotorCrackJIANGJing‘，HZhinong，TANGGaosong(1．KeyLaboratoryofNondestructiveTesting，MinistryofEducation，NanchangHangkongUniversity，NanchangJiangxi360o63，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，ZhengzhouUniversity

4、，ZhengzhouHenan450001，China)Abstract：ThetransmissioncharacteristicofnonlinearsystemcanbecompletelydescribedbyVolteraseries．Volterakernelsidentificationwasusedtothefaultdiagnosisofrotorcrack，andafaultdiagnosismethodofrotorcrackbasedonVolterakernelsWasproposed．Inthemet

5、hod，theinputandoutputsignalsweresynchronouslysampledandusedtoidentifyVolteraseriesmodelofnonlin-earsystembyrocumiveleastsquare(RLS)algorithm，thenthecurrentstateofsystemwerejudgedbytheobtainedVolterrakernels．TheproposedmethodWasverifiedbytheexamplefornormalrotorandcra

6、ckedrotor．Theexperimentresultsshowthatintheproposedmethod，thefirstorderkernel，thesecondorderkernelandthirdorderkernelcanbeusedtodeterminethechangeofsystem，anditprovidesabundantfaultinformation．Keywords：Rotorcrack；Volterraseries；Recursiveleastsquare(RLS)algorithm；Faul

7、tdiagnosis；Systemidentification转子是旋转机械的重要部件，转轴出现裂纹的潜所以它的辨识结果稳定性不好。神经网络模型具有很在危害性与一般故障的危害性相比较要严重得多，因强的非线性变换能力和高度的并行计算能力，但是它此，转轴裂纹的故障诊断一直是工程界研究的重点。的泛化能力较差，需要丰富的样本才能保证建模的准裂纹所引起的转子刚度非对称性不仅是裂纹深度的函确性，因而不适合数据较少的情况”。Volterra级数数，也是裂纹相对转轴振型的位置和运行时间的函模型是非线性系统的输入输出的表示模型，其输出是数，使振动

8、具有强烈的非线性特点。输入的非线性函数的线性组合，它是线性系统脉冲响对于复杂的非线性问题，传统的线性模型很难精应函数模型的直接扩展。Voherra级数模型能够描述确描述，为了准确地描述非系统，需要采用非线性模一大类非线性系统。对于任意连续的时不变非线性动型。目前