軸承故障振動信號的稀疏表征與重構(gòu)方法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展和工業(yè)自動化水平不斷提高，機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)日益多樣化、復(fù)雜化。旋轉(zhuǎn)機械一旦發(fā)生故障，造成的損失往往是無法估量的。因此，應(yīng)用現(xiàn)代信號處理技術(shù)對旋轉(zhuǎn)機械的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測、診斷，并且在發(fā)現(xiàn)故障后及時采取相應(yīng)措施具有十分重要的意義。然而，旋轉(zhuǎn)機械的結(jié)構(gòu)不斷復(fù)雜化以及信號獲取量的急劇增長，使得信號在線監(jiān)測、信號處理面臨困難。壓縮感知理論的提出為克服這些困難提供了新思路，本論文分別從稀疏表征、稀疏度估計、信號重構(gòu)三個方面展

2、開具體研究工作。
　　稀疏表征方面，對振動信號的稀疏表征方法進行了研究。首先對分析字典和學習字典進行了概述，然后通過滾動軸承振動信號的稀疏表征實驗對比了兩種字典的性能，并且對參數(shù)化字典做了簡要介紹。同時，分析了分析字典和學習字典在稀疏表征中的運行速度，提升算法的運行速度同樣十分重要。
　　在信號的稀疏度估計方面，本文研究了基于壓縮感知算法和奇異值分解算法的稀疏度估計方法。針對先前的稀疏度估計方法運算復(fù)雜度高這一問題，本文對基

3、于奇異值分解的稀疏度估計方法進行改進，該算法不需要遍歷多次信號重構(gòu)過程，可以快速而準確的估計出信號稀疏度，并利用滾動軸承振動信號的稀疏度估計實驗驗證了該算法的優(yōu)越性。
　　在信號的重構(gòu)算法方面，本論文研究了正交匹配追蹤算法和壓縮采樣匹配追蹤算法。針對壓縮感知算法在應(yīng)用冗余字典對信號進行壓縮重構(gòu)時，信號重構(gòu)精度低、穩(wěn)定性差這一問題，提出了基于信號空間的壓縮感知重構(gòu)算法，該算法提高了信號的重構(gòu)精度以及算法穩(wěn)定性。分別通過基于信號空間的