基于谱峭度及原子分解的滚动轴承故障诊断方法研究

【摘要】滚动轴承是最为广泛应用的旋转机械通用零部件之一，其工作状态的优劣直接关系到整台机组乃至整条生产线的生产质量和安全，因此，滚动轴承故障诊断技术的研究具有十分重要的意义。特征提取是故障诊断技术的关键环节，本文针对滚动轴承故障特征提取现有方法的不足，深入研究了谱峭度及原子分解两种有效的故障特征提取方法：(1)谱峭度为经典滚动轴承共振解调方法提供了有效的自适应频带选择工具，然而，双参数同时精确定位的短时傅利叶变换谱峭度方法由于其巨大的计算量限制了实用性，而固定带宽的单参数定位Protrugram方法失去了带宽自适应性。本文根据滚动轴承故障振动信号的调幅特性，提出包络定位FFT谱峭度方法，分步实现了中心频率与带宽的定位，解决了计算量与自适应性之间的矛盾。通过三种滚动轴承故障诊断方法的对比研究，验证了新方法的有效性、自适应性以及实用性。(2)有限冲击响应（FIR）滤波器快速谱峭度方法提供了快速定位带宽与中心频度的近似方法，但由于其滤波器建立在傅利叶变换基础上，对非平稳信号特征提取具有局限性。本文提出小波包滤波器组快速谱峭度方法，并根据滚动轴承故障信息分布频带广泛的特点，利用同步平均降噪原理，提出将指定同一分解层的部分或者全部子带包络谱的累积包络谱方法，有效增强了轴承有用信息，提高了对滚动轴承故障特征的识别能力。(3)同一类特征原子组成的字典难以适应实际信号由多种物理现象混合而成的复杂性，使得信号分解结果稀疏度不足、物理解释困难。本文根据滚动轴承振动信号特征，构造由余弦包（CP）原子与小波包原子（WP）组成的混合字典，并提出快速CPWP混合原子分解匹配追踪算法，提高了分解结果的稀疏性，增强了物理解释性。通过对滚动轴承的故障诊断，表明CPWP混合原子分解能够有效提取到冲击成分与载波成分，全面反映了滚动轴承故障特征。(4)构造与实际复杂变化信号一致的参数化原子具有很大的困难。本文根据滚动轴承故障冲击的循环平稳与随机性双重特性，利用匹配追踪对原子构造的宽松条件以及对信号的近似表达，提出从故障信号中提取特征波形，构造非参数化字典的非参数化原子分解诊断方法，从匹配度、稀疏度以及频率分辨率几方面研究了新方法的优越性。通过对滚动轴承实测信号的诊断分析，并与谱相关密度方法以及包络解调方法进行对比，验证了该方法的有效性。
【作者】姜锐红；
【导师】刘树林；
【作者基本信息】上海大学，机械电子工程，2014，博士
【关键词】滚动轴承；谱峭度；包络解调；特征提取；原子分解；故障诊断；

【参考文献】
[1]侯莲莲.城市家庭旅游消费偏好研究[D].广东财经大学,旅游管理,2014,硕士.
[2]杨志强.宏观调控中土地政策对房地产开发的影响研究[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[3]葛凤翥.合肥市构建区域性金融中心研究[D].安徽大学,金融学,2013,硕士.
[4]谢燕娟.中学生物网络学习研究[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[5]肖敏杰.县域城镇人口聚集的影响因素研究[D].西南大学,区域经济学,2014,硕士.
[6]胡丽丽.区域旅游产业效率影响因素研究[D].大连理工大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[7]王娉.我国商业银行国际贸易融资业务问题研究[D].首都经济贸易大学,国际商务（专业学位）,2013,硕士.
[8]梁薇.裁判文书公开问题研究[D].辽宁大学,法律,2012,硕士.
[9]曹国栋,周晓.IBM微型计算机与PLC的联网和通讯[J].冶金自动化,1992,01:35-38+64.
[10]秦海迪.LLC120WLED驱动器的设计与实现[D].杭州电子科技大学,电路与系统,2014,硕士.
[11]刘畅.磁体馈线系统诊断线盒的结构优化设计研究[D].合肥工业大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[12]李振东.基于供应链视角的大型零售企业关系营销研究[D].兰州理工大学,企业管理,2014,硕士.
[13]沈东.社会化背景下中职学校后勤服务外包策略研究[D].鲁东大学,教育管理（专业学位）,2013,硕士.
[14]何双双.城区小学生课堂学习行为的调查研究[D].湖南师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[15]王叶琳.公司治理结构对内控信息披露质量影响研究[D].燕山大学,会计学,2013,硕士.
[16]杨华磊.制度激励对投资行为一致性的影响研究[D].兰州大学,数量经济学,2013,硕士.
[17]王栋.小鼠B6品系自发突变白斑的遗传学研究[D].河南农业大学,动物遗传育种与繁殖,2012,硕士.
[18]李华.任务型教学与英语阅读[D].首都师范大学,2004,硕士.
[19]周辉.基于程序不变量的并发软件可靠性计算[D].浙江理工大学,基础数学,2014,硕士.
[20]耿秀梅,郭玉芬,李伟伟,吴丽琼,李东方,孙萌涛,潘革波,刘立伟.大量高质量薄层石墨烯的制备及其优异的储锂性能[A].中国化学会.中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C].中国化学会:,2012:2.
[21]胡蝶.媒体建构的离异家庭青少年负面形象与实证研究[D].首都师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[22]经玲,孙立.基于支持向量回归的供应链合作伙伴核心竞争力评价[J].微电子学与计算机,2005,08:124-126.
[23]侯琬璐.束缚的躯体，不屈的灵魂[D].曲阜师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[24]陈建明.第二外语教学中的文化教学研究[D].西北师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[25]蔡弘.基于ARM+FPGA的高速信号采集与存储系统设计[D].北京交通大学,2008.
[26]张翼.保险代理数据仓库系统的设计与实现[D].中南大学,2004.
[27]崔亚青.蓝藻堆肥资源化利用关键技术研究[D].南京农业大学,植物营养学,2012,硕士.
[28]马超超.特长公路隧道通风系统交岔口风流特性研究[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[29]屈会青.Ⅲ、Ⅳ期乳腺癌及乳腺癌术后患者血清标志物检测的临床应用价值[D].郑州大学,外科学,2013,硕士.
[30]李卓.《音乐课程与教学论》教学实践的教育叙事个案研究[D].华中师范大学,音乐学,2014,硕士.
[31]马雪祎.新员工主管支持感与离职倾向之间的关系[D].山东大学,企业管理,2013,硕士.
[32]钱少华.铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的掺杂改性和叠层器件的研究[D].南京航空航天大学,材料学,2014,硕士.
[33]王静.欧债危机与欧洲货币联盟及其体制改革[D].南京大学,国际关系,2013,硕士.
[34]施华淼.企业薪酬战略与绩效之间关系的研究[D].浙江大学,2002.
[35]邹浚.从新闻传播学的角度看外宣翻译[D].西安外国语大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[36]王璐.沥青—集料界面相结构和粘附机理研究[D].长安大学,道路与铁道工程,2014,硕士.
[37]吴琨鹏.高层建筑上部结构、桩基础与地基土相互作用的地震响应分析[D].内蒙古工业大学,结构工程,2013,硕士.
[38]崔荫宇.提高针对性进一步办好译报类刊物[J].国外金属矿采矿.1983(10)
[39]景琴琴.Radio over Fiber系统中光载毫米波的产生和传输技术研究[D].湖南工业大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[40]王莉芸.基于SVM的视网膜OCT图像IS/OS缺失检测[D].苏州大学,电子与通信工程（专业学位）,2014,硕士.
[41]董胜楠.非线性Schr(?)dinger方程组的全局吸引子的正则性[D].西南大学,应用数学,2014,硕士.
[42]柳杜娟.2010上海世博会期间大气细粒子中硝基多环芳烃的研究与比较[D].上海大学,应用化学,2013,硕士.
[43]林自强.珠江口盆地ZH拗陷Z3321地震剖面的解释[J].石油地球物理勘探,1988,02:257.
[44]耿瑞雄.高瓦斯矿井瓦斯爆炸冲击波传播规律的数值模拟研究[D].中北大学,安全工程,2014,硕士.
[45]张琳.辽代僧人群体研究[D].吉林大学,专门史,2013,硕士.
[46]宛旭明.我国期货投资基金运作与监管模式研究[D].广西大学,金融学,2004,硕士.
[47]马岩　李初晔　王海涛.PDM在装备制造业成长型企业中的实施策略[J].电子技术与软件工程,2015,08:198-199.
[48]邢慧清.高粱丝黑穗病群体生理指标测定与抗病基因分子标记分析[D].沈阳师范大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[49]秦山.基于核心竞争力的某国企业发展战略研究[D].北京交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[50]赵宗琼.基于ARM的单目视觉实时测距系统[D].太原科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.