基于时频流形分析的设备故障诊断方法研究

【摘要】旋转设备是现代冶金、化工、动力等工业领域中的关键设备,所以对于旋转设备的运行状态进行监测并进行故障诊断是十分必要的。从机械系统中获取的振动数据总是携带着对机械故障诊断来说非常重要的测量信息。而对于旋转机械,关键部件的局部故障常常在振动信号中表现为周期性的瞬态脉冲信息。然而,实际情况中,往往存在着大量的背景噪声会将瞬时脉冲信息湮没掉,从而大大增加了识别这些机械故障的难度。流形学习是近年来发展起来的非线性数据降维方法,它能提取高维数据中的主要非线性本质特征成分。本文基于时频流形在时频域抑制噪声以及分辨率增强方面的优点,将时频流形用于机械故障诊断中,取得了满意的效果。本文提出的时频流形在机械故障诊断中的应用主要有两个方面：时频流形相关匹配用于周期性故障识别以及利用时频流形对振动信号进行去噪。时频流形相关匹配用于周期性故障识别是将时频流形与图像模板匹配的概念结合起来,并且提出了一种新的时频流形相关匹配方法来加强对周期性故障的识别能力。此方法主要利用一个短时长的时频流形作为模板,在时频域中,对振动信号进行相关匹配操作。本文提出的利用时频流形对振动信号进行去噪的方法,是通过结合时频综合以及相空间重构综合实现信号去噪的。得到的去噪信号不仅有令人满意的去噪效果,并且能很好的保留固有的时频结构特征。另外,本文提出了一种新的诊断方法,叫频率概率时间序列(FPTS)谱分析法,并且展示了此方法在故障诊断中的有效性。本文提出的基于时频流形的机械故障诊断方法已经被用于处理一组轴承故障数据以及齿轮箱故障数据,结果证明在机械故障诊断中,提出的方法优于传统方法。
【作者】汪湘湘；
【导师】何清波；
【作者基本信息】中国科学技术大学，精密仪器及机械，2014，硕士
【关键词】旋转机械；机械故障诊断；流形学习；时频分布；时频流形；相关分析；信号去噪；

【参考文献】
[1]刘娟.人类脐带间充质干细胞阻抑肝内胆管癌细胞生长的分子机制研究[D].山东大学,内科学,2014,博士.
[2]王旭.拟南芥葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD5）基因的克隆及功能研究[D].黑龙江大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[3]李勃.不同密度对兴安落叶松人工林的影响[D].内蒙古农业大学,森林培育,2013,硕士.
[4]黄晓峰.中国蒸馏酒智能勾兑系统研究[D].浙江大学,检测技术与自动化装置,2014,硕士.
[5]孙轶平.旅顺科技创新园基础设施项目融资模式研究[D].大连海事大学,项目管理,2012,硕士.
[6]宋茜.反假冒贸易协议对我国知识产权制度的影响[D].上海社会科学院,法学,2012,硕士.
[7]郭浩然.氧分级富氧燃烧条件下钙基吸附剂联合脱除的实验研究[D].哈尔滨工业大学,动力工程,2013,硕士.
[8]李磊.金枣远志胶囊的制备工艺及质量标准研究[D].西北大学,制药工程（专业学位）,2012,硕士.
[9]童鹏飞.明代四川地区地震灾害初步研究[D].西南大学,中国古代史,2013,硕士.
[10]陈齐.基于PCI的1553B通讯扩展板的设计与实现[D].西北工业大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[11]彭科翔.固体充填开采地表移动规律研究[D].中国矿业大学,大地测量学与测量工程,2014,硕士.
[12]孟雪梅.鳍片管优化模型与试验研究[D].华北电力大学（河北）,热能工程,2004,硕士.
[13]张玲.干扰素诱导蛋白4与类风湿性关节炎的相关性研究[D].大连医科大学,临床检验诊断学,2012,硕士.
[14]陈菊红,郭福利,苏菊宁.考虑生产能力约束和销售成本递增情形下的供应链协调[J].控制与决策,2011,01:145-148.
[15]褚超.功能化介孔材料CH_3-MCM-41-NH_2的合成及其在五氯硝基苯固相微萃取中的应用研究[D].渤海大学,物理化学,2013,硕士.
[16]柳军伟.快速运动估计及镜头边界检测的研究[D].湖南大学,计算机科学与技术,2011,硕士.
[17]李远.对日语中存在的年轻人用语进行的考察[D].东北师范大学,日语语言文学,2012,硕士.
[18]刘艳艳.20MN快锻液压机排液系统管道流体激振的研究[D].兰州理工大学,机械电子工程,2014,硕士.
[19]王保防,张瑞雷,李胜,陈庆伟.基于轨迹跟踪车式移动机器人编队控制[J].控制与决策,2015,01:176-180.
[20]李建功.中国资本市场的混沌研究[D].东北财经大学,统计学,2003,硕士.
[21]商练.概念整合视域下伦敦奥运会中英文新闻标题中双关语意义构建研究[D].西南大学,英语语言文学,2014,硕士.
[22]石明.高速铁路声屏障气动载荷特性的实验研究[D].北京交通大学,2015.
[23]张海蒙.营改增背景下地方税体系完善[D].河北经贸大学,税务,2014,硕士.
[24]张劲.UV固化中杂化光引发剂及可高分子化的光敏助剂的合成研究[D].湘潭大学,有机化学,2003,硕士.
[25]陈奕辉.如何看待机床产品的感观质量[J].组合机床与自动化加工技术.1993(10)
[26]谭红业.《你自由了》和《入学》的翻译实践报告[D].河北师范大学,翻译,2013,硕士.
[27]潘晓虎.p53凋亡刺激蛋白抑制因子（IASPP）在胶质瘤中的表达及其作用机制的研究[D].苏州大学,神经外科,2013,硕士.
[28]孙晓燕,巩敦卫.变种群规模合作型协同进化遗传算法及其在优化中的应用[J].控制与决策,2004,12:1437-1440.
[29]王倩.大气CO_2遥感探测仪器的关键指标和敏感性分析研究[D].中国气象科学研究院,自然地理学,2014,硕士.
[30]胡珍.温清饮对皮肤表皮终末分化蛋白FLG表达的影响[D].川北医学院,皮肤病与性病学,2013,硕士.
[31]卢建华.有岛武郎的女性观研究[D].宁波大学,日语语言文学,2014,硕士.
[32]宁静.一类生物模型分歧解的存在性和稳定性分析[D].陕西师范大学,应用数学,2004,硕士.
[33]田倩.交变电场辅助Al_2O_3陶瓷/Ti扩散连接工艺与优化[D].哈尔滨工业大学,材料工程,2014,硕士.
[34]钟波,肖智,李勇,张志恒.一种基于遗传算法的数据预处理组合方法[J].西南师范大学学报(自然科学版),2002,04:497-500.
[35]何瑾.论妨害公务罪中的若干问题[D].华东政法大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[36]周兰,余爱水.锂硫电池硫碳复合正极材料研究现状及展望[J].电化学,2015,03:211-220.
[37]朱施利,曹华珍,胡文豪,金耀辉,郑国渠.稀土镁对W6Mo5Cr4V2高速钢中共晶碳化物粒化的影响[J].稀有金属材料与工程,2014,08:1983-1986.
[38]陈星.基于自适应滑模控制的永磁同步电机伺服系统的设计[D].杭州电子科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[39]王钊.拟伪补Ockham代数的同余与核理想[D].广东技术师范学院,系统理论,2013,硕士.
[40]郭晓惠.基于Android系统的农业统计野外数据采集软件的研发[D].中国地质大学（北京）,摄影测量与遥感,2014,硕士.
[41]王善平.营改增对交通运输业的影响及对策研究[D].首都经济贸易大学,税务（专业学位）,2014,硕士.
[42]崔闯.掘进机液压系统动态特性分析[D].大连理工大学,机械工程（专业学位）,2012,硕士.
[43]马骥,汪伟志.四苯乙烯基寡聚物及其平面状产物的合成与应用研究[A].中国化学会高分子学科委员会.2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题C：高分子结构与性能[C].中国化学会高分子学科委员会:,2013:1.
[44]王庆祥.基于Kinect的主动外观模型及在表情动画上的应用[D].山东大学,计算机软件与理论,2014,博士.
[45]李涛.基于WSN的智能气象传感器设计及应用[D].苏州大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[46]白润英.两种微型动物减量污泥的初步研究[D].西安建筑科技大学,市政工程,2004,硕士.
[47]华洁,李庆生,尹侠,李永生.薄膜蒸发器过程参数的信息系统[J].氯碱工业,2005,07:39-43.
[48]马柔珠.番禺区基建工程管理信息系统的分析与设计[D].云南大学,软件工程,2012,硕士.
[49]周文勃.电镀废水中有机物的去除研究[D].浙江大学,2008.
[50]王佳佳.单次鼻腔给予胰岛素对异丙酚引起的tau蛋白过度磷酸化影响的实验研究[D].华中科技大学,神经病学,2013,硕士.