齒輪故障信號實(shí)時(shí)壓縮算法研究.pdf

1、為提高機(jī)械傳動設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性,其在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)得到了廣泛的研究與應(yīng)用。此系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)一般通過四個(gè)步驟完成,包括采集設(shè)備監(jiān)測信號、提取監(jiān)測信號特征、信號狀態(tài)判別以及設(shè)備故障預(yù)測。設(shè)備信號的采集一般通過無線傳感節(jié)點(diǎn)完成,隨著在線監(jiān)測系統(tǒng)研究的不斷進(jìn)步和無線傳感技術(shù)的快速發(fā)展,實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)量隨之增大,這對數(shù)據(jù)的存儲、傳輸造成了很大壓力,極大可能的增大了網(wǎng)絡(luò)發(fā)生阻塞的概率且影響無線傳感節(jié)點(diǎn)的壽命。因此,本文對實(shí)時(shí)監(jiān)測信號的數(shù)據(jù)壓縮進(jìn)

2、行了深入研究。
　　機(jī)械傳動設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)振動信號,當(dāng)前對旋轉(zhuǎn)振動信號這類過程數(shù)據(jù)的壓縮處理研究還處于初始階段,業(yè)內(nèi)對此類數(shù)據(jù)壓縮也未形成具備通用性的標(biāo)準(zhǔn)算法。本課題以齒輪故障信號作為典型研究目標(biāo),創(chuàng)新性地通過采集信號的特征量將預(yù)測算法ARMA與SDT壓縮算法結(jié)合,提出了有效的ARMA-SDT壓縮算法,使得在保證壓縮率的前提下,分段壓縮誤差不太偏離設(shè)定值而保持平穩(wěn)。
　　本文在簡要介紹了對旋轉(zhuǎn)振動信號壓縮的研究現(xiàn)狀后,著重

3、分析了分段線性壓縮算法,并詳細(xì)闡述了SDT壓縮算法的基本原理、特點(diǎn)、優(yōu)勢及缺陷。為解決SDT算法壓縮門限不可調(diào)的不足,引入ARMA預(yù)測算法。文中對ARMA模型的識別、定階、參數(shù)估計(jì)、模型檢驗(yàn)及預(yù)測給予了詳細(xì)研究,并對參數(shù)估計(jì)的RELS算法進(jìn)行了Matlab仿真。為了將ARMA同SDT相結(jié)合,本文在對齒輪振動機(jī)理詳細(xì)介紹后成功地對其故障信號進(jìn)行Matlab仿真模擬,通過故障仿真信號重點(diǎn)研究了信號特征量與壓縮誤差、壓縮門限之間的關(guān)系,并得到

4、了其經(jīng)驗(yàn)公式。ARMA-SDT算法就是通過ARMA模型對采集信號的特征量進(jìn)行預(yù)測,再根據(jù)特征量與壓縮特性之間的經(jīng)驗(yàn)公式對SDT的壓縮門限進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。最后本文通過基于Zigbee的無線傳感平臺獲取了不同程度的齒輪剝落故障信號,并通過 Matlab仿真說明了ARMA-SDT算法能夠有效解決SDT算法門限不可調(diào)的不足,保證了分段數(shù)據(jù)壓縮誤差不太偏離設(shè)定值而保持平穩(wěn),同時(shí)為使 ARMA-SDT算法滿足實(shí)時(shí)處理的要求,本文提出來其工程解決方案。