基于Vold-Kalman跟蹤濾波的旋轉機械階比分析方法研究.pdf

1、階比分析技術是旋轉機械振動信號分析和故障診斷的一項重要技術。當前主要采用等角度重采樣加FFT方法進行階比跟蹤，但這種方法只能得到階比譜圖和跟蹤階比譜圖，不能得到階比的時域提取。另外，旋轉機械由多個轉動部件組成，不同轉軸對應的階比在頻率上會有交叉。而傳統(tǒng)的階比跟蹤方法只能參考一個基準頻率，提取的階比分量波形會受到交叉階比的干擾，從而產生失真，基于Vold-Kalman跟蹤濾波的階比跟蹤技術能夠很好地解決這兩個問題。本文基于Vold-Kal

2、man跟蹤濾波方法，研究了轉速曲線的計算方法，階比分量的提取，最后進行了階比分析系統(tǒng)的研發(fā)，對于旋轉機械特征分析有著非常重要的意義。
　　 轉速計算是階比分析的關鍵技術之一，也是實現(xiàn)Vold-Kalman階比跟蹤的必要條件，對轉速的計算按有無轉速計兩種情況進行了研究。對于有轉速脈沖信號的情況，實現(xiàn)了基于一階數(shù)字微分和最小二乘五點三次平滑方法的轉速曲線計算方法。這種方法不僅大大減小了計算量和計算復雜程度，還減少或消除了轉速誤差和缺

3、陷。
　　 對于沒有轉速脈沖信號而只有振動信號的情況下，提出了基于能量重心法IFE的轉速曲線計算方法。該方法與基于STFT峰值搜索的瞬時頻率估計方法相比，由于對信號進行了整周期采樣處理，使得頻率分辨率能夠自適應的變化，能量重心校正法的引入可以對誤差進行修正，提高了分析精度，并減小了各相鄰譜線之間的干擾。
　　 基于Vold-Kalman跟蹤濾波方法，實現(xiàn)了階比分量的時域提取。該方法能夠從時域中直接分離各階比，且不產生相位

4、偏移。采用預處理共軛梯度法求解多軸階比，實現(xiàn)了鄰近和交叉階比分量的解耦提取。提出了一種無轉速計的旋轉機械Vold-Kalman階比跟蹤方法，與需要轉速計的經典Vold-Kalman階比跟蹤方法相比，該方法無需鑒相裝置，完全用軟件方式實現(xiàn)，是對現(xiàn)有方法的補充。
　　 最后，以VC++為開發(fā)平臺，研發(fā)了基于Vold-Kalman階比跟蹤技術的旋轉機械階比分析系統(tǒng)。其主要功能包括：轉速曲線、階比重采樣、幅值譜分析、階比譜分析、STFT