轉(zhuǎn)子故障信號的濾波與模式辨識方法研究.pdf

1、隨著機械工業(yè)和計算機技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備狀態(tài)檢測和故障診斷方面的研究受到廣泛重視并得以迅速發(fā)展?；疑到y(tǒng)理論在解決小樣本的不確定性問題中的模式辨識問題方面表現(xiàn)出了良好的性能。它以“部分信息已知、部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對象，通過對“部分”已知信息的生成、開發(fā)，提取有價值的信息，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控。本研究以轉(zhuǎn)子為研究對象，并基于實驗室已有的實驗臺對軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)常見故障進行模擬，采

2、用離散灰度形態(tài)濾波器對故障振動信號進行濾波處理，再完成頻域變換并計算頻域幅值灰色關(guān)聯(lián)度，通過與標準故障模式判別矩陣的對比分析辨識故障類型。開展的主要研究工作及獲得的研究結(jié)論如下：
　　 (1)在轉(zhuǎn)子實驗臺上模擬了正常狀態(tài)及不平衡、不對中、碰磨三種典型單一故障，分析了三種故障的發(fā)生機理并對故障振動信號進行了濾波消噪、頻譜分析、模式辨識分析。討論了常規(guī)的信號濾波及模式辨識方法的優(yōu)劣性。
　　 (2)在濾波時為克服傳統(tǒng)形態(tài)濾波

3、器中單一的開、閉運算的擴張、反擴張性，采用開-閉、閉-開運算二級級聯(lián)組合形式的離散灰度形態(tài)濾波器對故障信號進行濾波研究。通過對原始信號、濾波后信號的波形及頻譜圖對比分析，說明離散灰度形態(tài)濾波器對轉(zhuǎn)子振動信號濾波處理具有良好的效果。
　　 (3)為準確、快速辨別復合故障中的各類型，在進行故障模式辨識時提出一種對頻域振幅進行灰色關(guān)聯(lián)分析的新方法。頻域振幅灰色關(guān)聯(lián)度是通過計算標準故障模式判別矩陣和待測信號經(jīng)過特征提取后的頻域幅值向量構(gòu)

4、成的數(shù)據(jù)序列折線的幾何相似程度來判定兩信號的相關(guān)性。前期實驗中因為頻域振幅的幅值差過大，造成了一定程度上的故障類型判別錯誤。后來在進行關(guān)聯(lián)度計算前先對信號進行了歸一化處理，將信號幅值范圍控制在(0,1]之間，提高了辨識準確率。
　　 (4)由于本研究是一個系統(tǒng)的整體，均是在轉(zhuǎn)子實驗臺上完成的，所以開發(fā)出一套轉(zhuǎn)子實驗臺控制及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)就顯得尤為重要。經(jīng)過實驗功能要求分析選擇微軟公司的Csharp語言編寫一套Windows窗體應(yīng)用