文档介绍：学校代号 10532 学号 B06021022
分类号 密级公开
博士学位论文
多尺度线调频基稀疏信号分解及其在齿轮箱故障诊断中的应用
学位申请人姓名
培养单位机械与运载工程学院
导师姓名及职称
学科专业机械工程
研究方向设备状态监测与故障诊断
论文提交日期 2010年6月1日
学校代号:10532
学号:B06021022
密级:公开
湖南大学博士学位论文
多尺度线调频基稀疏信号分解及其在齿轮箱故障诊断中的应用
学位申请人姓名:
导师姓名及职称:
培养单位: 机械与运载工程学院
专业名称: 机械工程
论文提交日期: 2010年6月1日
论文答辩日期: 2010年9月 10日
答辩委员会主席:
Research on Multi-scale Chirplet Based Sparse Signal position And Its Application In The Fault Diagnosis Of Gearboxes
by
PENG Fu-qiang
. (Hunan University) 2004
A dissertation submitted in partial satisfaction of the
Requirements for the degree of
Doctor of Engineering
in
Mechanical Engineering
in the
Graduate School
of
Hunan University
Supervisor
Professor YU Dejie
June,2010
湖南大学
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名: 日期: 年月日
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本学位论文属于
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2、不保密□。
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作者签名: 日期: 年月日
导师签名: 日期: 年月日
摘要
齿轮箱是机械设备中一种必不可少的连接和传递动力通用零部件,也是一种易于发生故障的零部件。研究齿轮箱的状态监测与故障诊断技术,对于保障机械设备的安全、稳定运行具有重要意义。
基于振动信号分析处理的齿轮箱状态监测与故障诊断方法由于具有可在线、实时、非损伤、诊断便捷准确等特点,己广泛应用于工程实际。齿轮箱发生故障时,故障产生的冲击形成不同程度和形态的振动信号调制现象,如何有效的提取具有故障特征的振动信号调制边频带是齿轮箱故障诊断技术的重要研究内容。针对转速变化的复杂齿轮箱动态调制边频带难以提取和现有时频分析方法时频聚集性不够、抗噪能力弱、不能有效分析瞬时频率大范围变化的非平稳信号问题,本文在国家自然科学基金项目“多尺度线调频基稀疏信号分解方法及其在机械故障诊断中的应用研究”(项目批准号:50875078)和高等学校博士学科点专项科研基金项目“基于多尺度线调频基的稀疏信号分解包络解调方法及其在齿轮箱故障诊断中的应用研究”(项目批准号:20090161110006)资助下,研究提出了一种新的信号处理方法—多尺度线调频基稀疏信号分解方法,并将其应用于转速变化的复杂齿轮箱故障诊断,深入系统地研究了基于多尺度线调频基稀疏信号分解方法的变转速齿轮箱动态调制边频带提取、阶比跟踪转速提取、多分量非平稳信号相位函数提取以及自适应时变滤波器设计等问题,主要研究工作有:
针对现有时频分析方法不能有效分折处理瞬时频率大范围连续变化的多分量非平稳信号,以及时频聚集性不理想的问题,将多尺度的概念融合到稀疏信号分解中,研究提出了完整、系统的基于多尺度线调频基的稀疏信号分解方法,证明了该方法具有较高的时频聚集性、分解的自适应性、表示的稀疏性和较强的抗噪能力,非常适合于多分量非平稳信号的分析处理。
针对转速波动情况下齿轮箱动态调制边频带难以提取的问题,研究提出了利用多尺度线调频基稀疏信号分解准确获取载波频率和调制频率曲线,从而提取齿轮箱故障特征,诊断齿轮箱故障的方法。仿真和实验分析证明了基于多尺度线调