重構吸引子奇異值分析與時頻域分形在往復機振動分析中的應用研究.pdf

1、在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，機械設備系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷問題越來越受到重視，它具有很大的實用價值和經(jīng)濟價值。近幾年來，有許多國內外學者對此進行了很多研究，提出了故障診斷的新方法、新技術。傳統(tǒng)的時域分析、頻域分析和相關函數(shù)分析在故障診斷應用中得到了不斷的改進，灰色關聯(lián)度、模糊診斷、智能專家系統(tǒng)、小波分析及神經(jīng)網(wǎng)絡等方法在定性分析系統(tǒng)的運動狀態(tài)中得到廣泛的應用。但是以往復式機械為代表的復雜機械的振動信號具有強烈的非線性和非平穩(wěn)性，分析人員很難從具有

2、復雜成份的信號中提取準確的故障特征。非線性理論的發(fā)展為大型復雜非線性系統(tǒng)的故障診斷提供了新的思路。本文基于這個思想，結合前人的研究與工程實際，對非線性動力學的若干方法及其在工程實際中的應用進行了一定的分析和研究。文章主要的工作如下： (1)分析總結了分析非平穩(wěn)信號的有力工具—局域波法的時頻分析特性：局域波法的瞬時頻率特性、局域波的時頻分布特性、內蘊函數(shù)的遞推形式與局域波法的多分辨分析特性。 (2)介紹了非線性理論中的常用

3、方法如：相空間重構的方法、延遲時間與嵌入維數(shù)的選擇、復雜系統(tǒng)中的混沌及經(jīng)典的混沌系統(tǒng)，并提出了基于振動信號重構吸引子提取特征的思路。 (3)提出了基于振動信號重構吸引子SVD降噪的改進局域波分解方法，分析了SVD的降噪過程與基于奇異值的定階過程，通過仿真實例與工程實例比較說明了該方法的優(yōu)點，利用該方法提高了局域波法的分解能力，使得局域波分解的分量更有意義，提取的特征更準確。 (4)提出了對局域波分解分量進行相空間重構，并

4、計算重構吸引子的奇異熵實現(xiàn)特征提取的方法。通過工程實例的分析并與現(xiàn)有方法的比較，說明了該方法提高了診斷精度，切實可行。 (5)提出了時頻域多重分形的思路。并將該方法實際應用于故障診斷之中。信號局域波分解的時頻域幅值矩陣經(jīng)過網(wǎng)格劃分后，通過最小二乘法計算出廣義維數(shù)Dq。應用振動信號時頻域多重分形方法在往復式壓縮機填料泄漏故障進行了實例分析。實測往復式壓縮機的振動信號分析表明，時域信號的多重分形只對早期填料泄漏故障較為敏感，時頻域多