局域均值分解方法在机械故障诊断中的应用.pdf

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1、2011年1月机床与液压Jan．20ll第39卷第1期MACHINETOOL&HYDRAULICSV01．39No．1DOI：10．3969／j．issn．1001～3881．2011．O1．038局域均值分解方法在机械故障诊断中的应用刘卫兵。，李志农，蒋静，易小兵。(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330038；2．郑州大学机械工程学院，河南郑州450052；3．河南省机电学校，河南郑州450002)摘要：局域均值分解(LocalMeanDecomposition，LMD)是近年来出现的一种新的时频分析方法。介绍局域均值分解

2、的定义、基本算法。仿真验证LMD方法的有效性，结果表明LMD计算所得的瞬时频率均有物理意义，能更好地反映实际系统的状态。将该方法应用到轴承故障诊断中，实验证明该方法是有效的。关键词：局域均值分解；故障诊断；非平稳信号；时频分析；特征提取中图分类号：TH17；TN911文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)1—128-4LocalMeanDecompositionandItsApplicationtotheMachineFaultDiagnosisLIUWeibing，LIZhinong，JIANGJing，YIXiaobing3(1

3、．KeyLaboratoryofNondestructiveTesting，MinistryofEducation，NanchangHangkongUniversity，NanchangJiangxi360038，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，ZhengzhouUniversity，ZhengzhouHenan450052，China；3．HenanVocational&TechnicalCollegeofCommunications，ZhengzhouHenan450002，China)Abstrac

4、t：Thedefinitionandalgorithmoflocalmeandecomposition(LMD)，whichwasanewtime—fr~luencymethod，werein·troduced．TheefectionofLMDWasverifiedthroughsimulation．TheresultsshowthatalltheinstantaneousfrequenciescalculatedbyLMDhavephysicalsense．TheyCanreflectstateofactualsystem．LMDWasappli

5、edinbearingfaultdiagnosis．Theexperimentalre—suitreflectsthatthismethodiseffective．Keywords：Localmeandecomposition(LMD)；Faultdiagnosis；Non-stationarysignal；Time-frequencyanalysis；Featureex-traction非平稳信号分析和处理一直是人们研究的热点，处理和分析，经过分解可以把信号分成多个频率成份提出了许多行之有效的方法，如小波分析、经验模态的组合，通过对这些频率的对比

6、，就可以分辨出其故分解等。2005年，JonathanSSmith⋯在总结前人研究障特征。作者在介绍局域均值分解的定义、算法的基的基础上，提出了一种新的自适应非平稳信号的时频础上，将其应用到轴承故障诊断中，仿真和实验结果分析方法——局域均值分解(LocalMeanDecomposi—验证了该方法的有效性。tion，LMD)，并将这种方法应用于脑电信号分析，取1局域均值分解的基本算法得了很好的效果。对于给定的信号(t)，其分解过程归纳如下：LMD方法有良好的自适应性，它可以自适应地(1)求局部均值函数m，。(t)。首先找出给定信将任何一个复杂的非平稳

7、信号分解成多个瞬时频率具号所有的局部极值点n，求出所有相邻的局部极值点有物理意义的生产函数(ProductionFunction，PF)的平均值：分量之和，其中每一个PF分量都是由一个包络信号m：—一(L1)J和一个纯调频信号相乘而得到的，包络信号是该PF分量的瞬时幅值，而PF分量的瞬时频率则可由纯调然后将所有相邻的均值点mi用直线连接起来，频信号直接求出，求出所有PF分量的瞬时频率和瞬用滑动平均法进行处理，得到m(f)。时幅值以后，再进一步组合，便可以得到原始信号完(2)求局域包络函数a(t)。包络函数的值可取整的时频分布⋯。左右两点的均值：鉴于

8、LMD的特性，作者把它引入到故障诊断中。o：————一(2)来，通过分解和变换把故障中提取的信号和数据进行收稿日期：200