基于形態(tài)濾波和包絡(luò)分析的軸承故障診斷及其FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、智能化是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備監(jiān)控的主要發(fā)展趨勢(shì)，這就對(duì)各類(lèi)機(jī)械設(shè)備的精密性提出了更高要求。軸承作為設(shè)備中必不可少的部件，在支承、旋轉(zhuǎn)等方面起著重要作用，即使微小故障無(wú)疑都會(huì)對(duì)設(shè)備整體造成嚴(yán)重?fù)p害。因此，采用更快速、更有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控手段來(lái)盡早檢測(cè)出故障是關(guān)鍵問(wèn)題。
　　本文從算法和硬件基礎(chǔ)兩方面來(lái)探討此問(wèn)題，在算法方面以數(shù)學(xué)形態(tài)濾波器和包絡(luò)分析為主構(gòu)建軸承診斷核心，硬件方面以FPGA作為系統(tǒng)搭載平臺(tái)。按照總體結(jié)構(gòu)框架，本文主要章節(jié)均分為原理

2、和FPGA實(shí)現(xiàn)兩部分，圍繞著整體診斷系統(tǒng)展開(kāi)，論文依次研究了數(shù)學(xué)形態(tài)濾波、希爾伯特變換和FFT的基本原理及其FPGA編程。數(shù)學(xué)形態(tài)濾波具備固有的并行實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并且內(nèi)部?jī)H采用布爾運(yùn)算，因此相比基于小波分析、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解等技術(shù)的濾波方法具有明顯的速度優(yōu)勢(shì)。希爾伯特變換把一維信號(hào)從雙邊譜變成單邊譜，避免了頻譜浪費(fèi)同時(shí)方便后續(xù)運(yùn)算。FFT能將信號(hào)在頻域上依次展開(kāi)，一旦發(fā)生故障，可以清晰的捕捉到軸承的故障頻率。
　　隨后，將以上算法按序結(jié)合

3、，構(gòu)建了完整的快速軸承診斷處理系統(tǒng)，運(yùn)用DSP Builder及Quartus II完成系統(tǒng)的總體Verilog編程，并對(duì)其運(yùn)算精度進(jìn)行了軟件仿真驗(yàn)證。在應(yīng)用分析章節(jié)，論文采用Altera公司生產(chǎn)的Stratix IV GX FPGA(EP4SGX230C2)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行調(diào)試實(shí)驗(yàn)。Stratix硬件相比基于DSP和PC機(jī)的故障檢測(cè)系統(tǒng)在處理速度和運(yùn)算精度上優(yōu)勢(shì)明顯，保障了軸承故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的快速性和準(zhǔn)確性。
　　最后，使用Gam3es