应用经验模态分解下的AR模型提取电动机故障特征.pdf

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1、2017年第1期煤矿机电·47·许允之，牛曼，仝年．应用经验模态分解下的AR模型提取电动机故障特征[J]．煤矿机电，2017(1)：47_51，54．doi：10．16545／j．cnki．cmet．2017．01．014应用经验模态分解下的AR模型提取电动机故障特征许允之1，牛曼2，仝年3(1．中国矿业大学电气与动力工程学院，江苏徐州221116；2．河海大学能源与电气工程学院，江苏南京2lll00；3．华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003)摘要：为有效地诊断电动机断条故障，提出了一种基于EMD—AR模型的

2、电动机断条诊断的信号分析新方法。该方法将时间序列的AR模型引入到电动机断条故障诊断中，采用了经验模态分解方法将电动机的电流信号分解成若干个平稳的IMF分量，对前三个分量建立AR模型，并对固有模态函数进行功率谱分析。通过对比正常电动机、一根断条满载电动机和一根断条空载电动机的A相电流信号的IMFl(V)～IMF3(V)分量，通过AR模型估计的功率谱图提取故障特征并分析。仿真和实验结果表明，此方法能有效识别电动机断条故障。关键词：经验模态分解(EMD)；自回归(AR)模型；固有模态函数(IMF)；故障特征提取；转子断条中图分类号

3、：TM343+．2；啦06+．3文献标识码：B文章编号：1001一0874(2017)01一()047—06ARMOdeIfrOmMOtOrFaultFeatureExtraCtiOnBasedOnEmpiricaIMOdeDecOmpOsitiOn她y如，砌i1，MM^忆n‘”，乃昭M血n1’3(1．SchoolofElectricalandPowerEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China；2．School“EneEgyandE

4、kctricaJ，H0haiUniversi￡y，Na蛳ng211100，China；3．SchoolofElectdcal&Electr0玎icEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：Inordert0efkctivelydiagnosethemotorfault，anewkindofdiagnosisappmachforthemotorofbrokenbarfaults，whichisbasedonEMD—ARm

5、odel，ispmposed．ThemethodintroducestimeseriesARmodelstomotorfaultdiagnosis．Andmotorcurrentisdecomposedintothelimitedinherentmodefunction(IMF)bytheEMD．ThenthefirstthreeIMFcomponentsareusedtosetupARmodelandthepowerspectmmdensity(PSD)ofintrinsicmodefunctionsareanalyzed

6、andcompared．Faultf6aturesareextractedbycomparingthePSDpictureofgoodmotor，fullloadmotorofbmkenbarandthenon一10admotorofbmkenbar．Theresultofthisexpe矗mentsuggestthatthismethodcanbeusedefkctivelyformotorfaultdiagnosis．Keywords：empiricdmodedecomposition(EMD)；auto—regress

7、ive(AR)model；inherentmodefunctions(IMF)；faultfeaturesextraction；rotorbrokenbar1基于EMD和AR谱的信号分析法1．1经验模态分解方法经验模态分解(EmpiricalModeDecomposition，EMD)方法的基本原理就是把非平稳、非线性信号分解成有限个瞬时频率、幅度或频率受调制的高频和低频的固有模态函数(IntrinsicModeFunction，IMF)。要求IMF极值点和过零点的个数相等或相差一个，并在任何时刻的局部极大值包络线和局部极小

8、值包络线的平均值都为0¨引。该方法实质上是把非平稳信号进行平稳化处理，用若干个频率固定不变的IMF近似值把原来的·48·煤矿机电2017年第1期复杂信号简单化，以便于分析。EMD方法的步骤如下：1)确定信号戈(￡)的所有局部极值点，用三次样条线将所有的局部极大值点连接起来形成上包络线，再将