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机械科学与技术 2018年第1期37卷 30-35页

作者：王海涛张霄史丽晨王琨康振亚西安建筑科技大学机电工程学院西安710055

机械故障中的轴承故障具有强的非线性特征,其故障特征提取具有一定的困难,针对此问题提出了一种基于多脉冲激励法下的Volterra级数核的故障特征提取方法。通过系统的输入输出信号并建立非线性系统的Volterra级数模型,利用时域和频域的... 详细信息

机械故障中的轴承故障具有强的非线性特征,其故障特征提取具有一定的困难,针对此问题提出了一种基于多脉冲激励法下的Volterra级数核的故障特征提取方法。通过系统的输入输出信号并建立非线性系统的Volterra级数模型,利用时域和频域的低阶核进行轴承所处状态的对比,进而分析是否处于故障状态。以美国西储大学滚动轴承故障为例来验证该算法,应用小波算法和多脉冲激励法进行对比,得出多脉冲激励法能够较为方便准确地提取轴承的故障特征。

关键词： Voherra级数核多脉冲激励法滚动轴承

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Volterra核函数法在轴承滚珠磨损中的特征提取及应用

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应用数学和力学 2017年第6期38卷 633-642页

作者：王海涛张霄史丽晨王琨西安建筑科技大学机电工程学院西安710055

针对滚动轴承滚珠磨损故障特征难以提取的问题,提出一种基于多脉冲激励法下的Volterra级数核的求解算法.该方法是一种非线性系统模型的"交叉"诊断法,利用轴承系统输入输出的采样信号,建立Volterra非线性辨识系统模型,并运用多脉冲激励Vo... 详细信息

针对滚动轴承滚珠磨损故障特征难以提取的问题,提出一种基于多脉冲激励法下的Volterra级数核的求解算法.该方法是一种非线性系统模型的"交叉"诊断法,利用轴承系统输入输出的采样信号,建立Volterra非线性辨识系统模型,并运用多脉冲激励Volterra低阶核求解算法,将得到的低阶核通过时域和频域进行对比来判断轴承当前所处的运行状态.该文以无心车床主轴轴承为例进行实验验证,并与传统的小波分析法对比得出:多脉冲激励法能够方便准确地提取轴承的故障特征,该方法对此类故障的诊断具有一定的借鉴意义.

关键词：多脉冲激励法轴承滚珠磨损低阶核求解算法故障特征

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Volterra级数理论在非平稳非线性机械故障信号特征提取中的研究及应用

Volterra级数理论在非平稳非线性机械故障信号特征提取中的研究及...

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作者：张霄西安建筑科技大学

学位级别：硕士

目前,在机械故障特征信号提取领域已经产生了许多富有成效的处理方法,但大多数只能针对平稳信号进行求解分析,而对于非平稳信号乃至非线性非平稳信号的研究成果不多。在非线性系统的研究中,国内外学者一直将研究重点放在机械系统物理建... 详细信息

目前,在机械故障特征信号提取领域已经产生了许多富有成效的处理方法,但大多数只能针对平稳信号进行求解分析,而对于非平稳信号乃至非线性非平稳信号的研究成果不多。在非线性系统的研究中,国内外学者一直将研究重点放在机械系统物理建模上。最近几年里,一种新的基于Volterra级数核的非线性系统辨识方法在各行各业中被广泛应用,并且获得了良好的发展与成就。论文以非线性系统的Volterra物理建模、核函数求解及其具体表示方法为研究背景,提出了Volterra级数低阶核的估算方法,并分别对低阶核估计算法、收敛形式以及截断形式进行了研究,将这些研究成果逐一通过计算机仿真,之后将其应用到轴承的故障诊断中,利用此方法对轴承的故障类型进行辨识,并在实际应用中的得到了验证。本文的主要研究内容和研究成果有以下几个方面:(1)介绍了非线性系统辨识以及机械系统故障检测在国内外的研究现状,总结出目前常用的非线性系统故障诊断研究方法,并对这些非线性方法进行对比,引出Volterra级数诊断法,提出了本论文的创新之处。(2)通过对非线性系统辨识方法的介绍引出Volterra级数理论,讨论了非线性系统Volterra级数核的理论基础,深入地介绍了Volterra级数核在时域和频域中的表示形式,并且对其具有的性质做了阐述。(3)针对Volterra级数核的计算方法,引用了最小二乘法、微分方程法以及混沌法,并对这些方法进行比较,总结出这三种方法在建模当中所具有的不足之处,以此来引出基于多脉冲激励法的Volterra级数核的求解方法。对多脉冲激励法的求解思路加以验证,并对多脉冲激励法的求解公式进行推导。(4)对多脉冲激励法下Volterra级数的收敛问题进行研究,建立了优化的Volterra级数低阶核时域求解模型,发现该方法具有求解过程简单、物理意义明确等优点。通过进一步研究发现Volterra级数的估计误差与在系统上的脉冲激励振幅大小有关系,并对振幅大小与Volterra级数核的关系进行了研究。(5)对Volterra级数低阶核的截断形式进行研究。通过研究发现,不同的Volterra级数截断形式对级数核函数求解有着十分明显的影响,这样可能会导致Volterra级数核估计结果不唯一的特点。(6)进行了多脉冲激励法下的实验验证,采集三种不同故障滚动轴承的数据,并对数据使用多脉冲激励法进行Volterra级数低阶核的求解,通过在不同载荷以及不同深度下故障轴承的辨识,得出多脉冲激励法的可行性及其优点。

关键词： Volterra级数核多脉冲激励法非线性系统轴承故障

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