文档介绍：第 35卷第 5期 20 09年 5月北京工业大学学报 J O URNALO FBE IJ INGUNIVE RS ITYO FTECHNO L() GY V l 35 N 5 M y2 009 第二代小波分析在轴承故障诊断中的应用高立新殷海晨张建宇臀永刚(北京工业大学北京市先进制造技术重点实验室北京 100 124 ) 摘要针对传统小波分析在轴承冲击故障特征提取中的不足引入第二代小波分析用于滚动轴承的故障诊断基于插值细分原理构造了预测算子和更新算子并针对边界计算中出现的信号突变问题采用一阶平滑边界延拓技术解决了重构后信号的平滑问题基于第二代小波分析的降噪方法成功滤除噪声信号并保留故障的冲击特征效果明显优于传统小波降噪技术同时将第二代小波变换与相关分析解调分析等方法相结合实现了轴承早期故障特征的有效提取关键词小波变换二代小波变换故障诊断中图分类号 TH17 文献标识码 A 文章编号 02 54 003 7( 2009) 05 0577 05 小波变换提供了包括Fo 盯 ie分析采用的三角基函数以外的多种基函数被广泛地应用在故障诊断领域第一代小波变换虽然在工程应用方面取得了一定成功但小波的构造与分析信号无关不能有效地匹配信号的特征过于依赖 Fou ri 变换针对第一代小波变换的不足 s wel den 1995年首次提出了第二代小波变换的概念[2] 这是一种不依赖Fo ur ie变换借助提升算法可以改善小波性能获得期望的小波函数这种小波变换可以完全重构[3] Cld b k D b h i 和 S wld 等人将第二代小波分析用在了图像压缩领域取得了比第一代小波更好的压缩效果[〕H wlet 和 Ngu ye 将第二代小波变换应用到语音信号分析使信号 shano 嫡减少了 6 % [ 5〕sud arshan等人将第二代小波变换与有限元分析结合起来提出了一种新的多分辨有限元方法〔牡 sam ue l和 Rne 在 clay pco l自适应小波变换的基础上提出了采用第二代小波匹配追踪齿轮故障特征的新方法何正嘉等总结出了多种二代小波的构造方法并将二代小波与其他方法相结合在信号处理时频分析特征提取等方面取得了良好的效果[’, 〕本文主要研究了第二代小波变换算法及其预测器和更新器的构造方法基于插值细分原理建立了第二代小波分解重构以及小波降噪的具体算法并结合工程数据研究了基于第二代小波分析的滚动轴承早期故障提取技术 1 第二代小波变换算法第二代小波变换分为分解和重构 2个过程汇”〕如图 1()所示设数据序列 s 升模式的第二代小波变换的分解分为剖分预测更新 3个步骤 1) 剖分将数据序列} ( k) k任 Z}分为奇样本序列( k) = ( Z k +1) k任 Z 偶样本序列( k) = ( Z k) k任 Z 2) 预测设尸(. )为预测器用(k) 预测(k) 定义预测偏差为细节信号 d( k) = ( k) 一P【( k)I k任 Z 收稿日期 20080 110 基金项目国家自然科学基金项目( 50705 001 ) 作者简介高立新( 1953 )男江苏漂阳人教授=} ( k) k任 Z} 基于提北京工业大学学报 2009年则细节信号序列 D =} d(k) k〔 Z} 3)更新设 u()为更新器在细节信号 d( k)的基础上更新(k) 其结果定义为逼