小波包与Hilbert分析法在旋转设备故障诊断中的应用.pdf

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1、第10期组合机床与自动化加工技术N0．102012年l0月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueOct．2012文章编号：1001—2265(2012)tO一0084—03小波包与Hilbert分析法在旋转设备故障诊断中的应用木周桂平’，王宏(1．中国科学院沈阳自动化研究所，沈阳110016；2．中国科学院研究生院，北京100039；3．沈阳中科博微自动化技术有限公司，沈阳110179)摘要：文中分析了对齿轮和滚动轴承的故障诊断在旋转机械设备中的重要性，介绍了小波包分析和Hi

2、lbert分析的理论，针对齿轮和滚动轴承故障信号的非平稳性特点，提出了一种基于小波包分析和Hilbert分析法相结合的故障诊断方法。在matlab中应用该方法对齿轮的点蚀故障和滚动轴承的内环故障进行诊断，仿真结果表明，基于小波包分析与Hilbert分析法相结合的方法可以有效地提取齿轮和滚动轴承的故障特征频率，从而可以迅速地识别出齿轮和滚动轴承的故障类型。关键词：小波包分析；Hilbert分析；故障诊断；齿轮；滚动轴承中图分类号：TP391文献标识码：ATheApplicationofFaultDiagnosisinFieldbusDev

3、iceManagementSystemZHOUGui．ping’．_．WANGHong(1．ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Shenyang110016China；2．GraduateSchooloftheChineseAcademyofScience，Beijing100039China)Abstract：Thispaperanalyzestheimpo~anceofgearandbearingfaultdiagnosisinrotatingmachiner

4、ye-quipment，andintroducesthetheoryofwaveletpacketanalysisandHilbertanalysis，proposesafaultdiag—nosismethodbasedoncombinationofwaveletpacketanalysisandHilbertanalysisfornon·-stationarychar-·acteristicsofthegearandbearingfaultsignal，andapplicantsthismethoddiagnosisgearpitt

5、ingfaultandbeadnginnerringfaultinmatlab．Thesimulationresultsshowthat．thismethodCaneffectivelyeXtractgearandbearingfaultcharacteristicfrequency，whichcanquicklyidentifythetypeofgearandbearingfault．Keywords：waveletpacketanalysis；hilbertanalysis；faultdiagnosis；gear；rollingbe

6、aring并发展了一系列新的信号分析理论和技术，例如，0引言STFT(短时傅里叶变换)、Wigner．Ville时频分析、Ga．旋转机械设备发生故障带来损失巨大，因此针bor变换、分数阶傅里叶变换、小波技术、希尔伯特对旋转机械设备的故障诊断日益受到重视。，齿轮(Hilbert)分析等。小波包分析具有多分辨率分析的和滚动轴承是旋转机械设备中应用最为广泛的旋转特点，在分析处理信号时可以在时域和频域分析，能部件，也是旋转设备中的易损部件，在有滚动轴承和够提取信号中任意频段的信号，可以实现信号的精齿轮的旋转设备中，大约有60％的机械故障是由齿细

7、分析；希尔波特包络是时域信号绝对值的包络，它轮和滚动轴承引起的。因此，针对齿轮和滚动轴承从信号中提取调制信号，分析调制函数的变化，对提故障诊断一直是研究的热点问题。取故障特征具有很大的优越性。本文使用小波包和当齿轮和滚动轴承存在故障时，它们的振动信希尔伯特(Hilbert)分析相结合的方法来研究齿轮和号表现出非线性、非平稳特征。传统的信号处理方滚动轴承的故障J。法可以分别从时域和频域给出统计结果，但是前提1小波包分析理论是信号是平稳的，而且不能同时兼顾信号在时域和频域的局部化和全貌。因此，利用传统的信号处理在多辨分析中，(R)=①，按照

8、不同的尺度』EZ方法无法对信号的非平稳性进行有效地分析和处因子把希尔伯特空间()分解成子空间(∈Z)理。针对非平稳信号的处理方法国内外学者们提出的正交和，其中为小波函数的闭包(小波子空间)。收稿日期：201