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局部特征尺度分解和局部切空间排列在故障特征频率提取中的应用

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中国机械工程 2017年第5期28卷 565-569,575页

作者：王斐房立清吕岩军械工程学院火炮工程系石家庄050003

为了从非线性、非平稳的振动信号中提取故障特征频率,提出了一种故障特征频率提取新方法。该方法将局部特征尺度分解和流形学习算法局部切空间排列相结合,首先利用局部特征尺度分解将振动信号分解成若干个内禀尺度分量,将其组成多维特... 详细信息

为了从非线性、非平稳的振动信号中提取故障特征频率,提出了一种故障特征频率提取新方法。该方法将局部特征尺度分解和流形学习算法局部切空间排列相结合,首先利用局部特征尺度分解将振动信号分解成若干个内禀尺度分量,将其组成多维特征向量;其次采用流形学习算法中的局部切空间排列对多维特征向量进行降维处理,得到低维特征向量,对得到的低维特征向量进行信号重构;最后采用频谱分析方法对重构信号进行故障特征频率的提取。在滚动轴承故障试验中,所提出方法能够准确提取出内圈和外圈故障的特征频率,验证了该方法的有效性。

关键词：局部特征尺度分解局部切空间排列故障频率滚动轴承频谱分析

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局部特征尺度分解方法及其分解能力研究

振动工程学报 2012年第5期25卷 602-609页

作者：杨宇曾鸣程军圣湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

在研究内禀时间尺度分解(Intrinsic Time-Scale Decomposition,ITD)方法的基础上提出了一种新的自适应时频分析方法——局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition,LCD)方法,该方法可以自适应地将一个复杂的多分量信... 详细信息

在研究内禀时间尺度分解(Intrinsic Time-Scale Decomposition,ITD)方法的基础上提出了一种新的自适应时频分析方法——局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition,LCD)方法,该方法可以自适应地将一个复杂的多分量信号分解为若干个瞬时频率具有物理意义的内禀尺度分量(Intrinsic Scale Component,ISC)之和。对LCD方法的基本原理进行了阐述,通过建立分解能力研究模型分别研究了分量信号的频率比、幅值比和初相位差以及单个分量迭代次数对LCD方法分解能力的影响,并给出了多分量信号可由LCD方法分解的大致条件。

关键词：自适应时频分析局部特征尺度分解内禀时间尺度分解分解能力

局部特征尺度分解结合局部均值解调的齿轮故障诊断

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中国机械工程 2016年第24期27卷 3332-3337页

作者：崔伟成许爱强李伟孟凡磊海军航空工程学院烟台264001

为了准确地进行故障诊断,根据齿轮故障振动信号的多分量调幅-调频特征,提出了一种新的解调方法——局部均值解调法,将之与局部特征尺度分解相结合进行齿轮故障诊断。该诊断方法首先对齿轮振动信号运用局部特征尺度分解,得到若干个内禀... 详细信息

为了准确地进行故障诊断,根据齿轮故障振动信号的多分量调幅-调频特征,提出了一种新的解调方法——局部均值解调法,将之与局部特征尺度分解相结合进行齿轮故障诊断。该诊断方法首先对齿轮振动信号运用局部特征尺度分解,得到若干个内禀尺度分量,然后应用局部均值解调法求取每个分量的调频分量,最后根据瞬时频率的频谱进行故障诊断。采用仿真信号将局部均值解调法与Hilbert解调法、经验调幅调频分解法进行了对比,结果表明,局部均值解调法的精确性更好。通过齿轮故障振动数据的分析,验证了局部特征尺度分解结合局部均值解调的故障诊断方法的有效性。

关键词：局部特征尺度分解局部均值解调瞬时频率谱齿轮故障诊断

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局部特征尺度分解方法及其分量判据研究

中国机械工程 2013年第2期24卷 195-201,208页

作者：杨宇曾鸣程军圣湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

在研究内禀时间尺度分解(ITD)方法的基础上提出了一种新的自适应时频分析方法——局部特征尺度分解(LCD)方法,该方法可以自适应地将一个复杂的多分量信号分解为若干个瞬时频率具有物理意义的内禀尺度分量(ISC)之和。对LCD方法的基本原... 详细信息

在研究内禀时间尺度分解(ITD)方法的基础上提出了一种新的自适应时频分析方法——局部特征尺度分解(LCD)方法,该方法可以自适应地将一个复杂的多分量信号分解为若干个瞬时频率具有物理意义的内禀尺度分量(ISC)之和。对LCD方法的基本原理进行了阐述,并对其分量判据进行了研究,将经验模态分解(EMD)方法中的标准差判据应用于LCD方法。标准差判据的阈值会因自适应时频分析方法的不同而有所差异,因此标准差判据不具有自适应性,针对标准差判据的这一缺陷,提出了一种新的具有自适应性的分量判据——极值单调性判据,该判据无需设定任何阈值。信号分析结果表明了这两种判据的有效性,而极值单调性判据的适用性更强,可直接应用于EMD方法。另外,对比分析了LCD方法和EMD方法的计算效率,分析结果表明LCD方法在计算效率方面要优于EMD方法。

关键词：自适应时频分析局部特征尺度分解内禀时间尺度分解(ITD) 极值单调性判据

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局部特征尺度分解与局部均值分解的对比研究

机械传动 2017年第4期41卷 10-14,18页

作者：崔伟成李伟孟凡磊刘林密海军航空工程学院飞行器工程系山东烟台264001

局部特征尺度分解与局部均值分解是两种优异的自适应分解方法,在旋转机械故障诊断领域应用十分广泛,为了对比两者的计算流程及性能的差异,针对均值曲线的获取及分解的终止条件进行了对比研究;指出局部均值分解方法在均值点定义、插值方... 详细信息

局部特征尺度分解与局部均值分解是两种优异的自适应分解方法,在旋转机械故障诊断领域应用十分广泛,为了对比两者的计算流程及性能的差异,针对均值曲线的获取及分解的终止条件进行了对比研究;指出局部均值分解方法在均值点定义、插值方法及纯调频准则等方面存在不足。通过仿真信号和轴承内圈故障振动信号分析,验证了局部特征尺度分解较局部均值分解优越,但后者的部分思想也可以供前者借鉴。

关键词：局部特征尺度分解局部均值分解均值点均值曲线插值

自适应掩膜信号集成局部特征尺度分解及其应用

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电子学报 2020年第10期48卷 2060-2070页

作者：郑近德潘海洋童靳于刘庆运丁克勤安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243032 中国特种设备检测研究院北京100029

局部特征尺度分解(LCD)是为克服经验模态分解(EMD)中均值曲线构造的不足而提出的一种自适应信号分解方法,已被应用于机械故障诊断领域.但LCD存在与EMD类似的模态混叠问题,为此,基于均匀相位差掩膜信号构造,提出了自适应掩膜信号集成局... 详细信息

局部特征尺度分解(LCD)是为克服经验模态分解(EMD)中均值曲线构造的不足而提出的一种自适应信号分解方法,已被应用于机械故障诊断领域.但LCD存在与EMD类似的模态混叠问题,为此,基于均匀相位差掩膜信号构造,提出了自适应掩膜信号集成局部特征尺度分解(AMSELCD),该方法不仅能够将一个复杂信号自适应地分解为若干个本征模态函数和一个剩余项之和,而且能够有效地解决LCD的模态混叠现象.通过仿真信号分析,将AMSELCD与现有多种抑制模态分解方法进行了对比,结果表明了所提方法的有效性和优越性.最后,针对滚动轴承和转子碰摩故障振动信号的调制特征,将所提AMSELCD方法应用于转子碰摩和滚动轴承的故障诊断,对比和实验分析结果进一步验证了所提方法的有效性和优越性.

关键词：经验模态分解局部特征尺度分解总体平均经验模态分解模态混叠故障诊断

完备总体平均局部特征尺度分解及其在转子故障诊断中的应用

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振动工程学报 2014年第4期27卷 637-646页

作者：郑近德程军圣聂永红罗颂荣湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082 湖南文理学院机械工程学院湖南常德415000

作为对经验模态分解(EMD)的改进,局部特征尺度分解(LCD)也有类似EMD的模态混淆问题。基于噪声辅助分析的总体平均经验模态分解(EEMD)和完备的EEMD(CEEMD)等是抑制分解模态混淆的有效途径。然而此类方法伪分量较多、得到的分量未必满足IM... 详细信息

作为对经验模态分解(EMD)的改进,局部特征尺度分解(LCD)也有类似EMD的模态混淆问题。基于噪声辅助分析的总体平均经验模态分解(EEMD)和完备的EEMD(CEEMD)等是抑制分解模态混淆的有效途径。然而此类方法伪分量较多、得到的分量未必满足IMF分量定义等。针对此,提出了一种完备的总体平均局部特征尺度分解(CELCD),并通过仿真信号将CELCD方法与CEEMD进行了对比,结果表明CELCD能够有效抑制LCD模态混淆,而且在抑制伪分量的产生,提高正交性和分量的精确性等方面具有一定的优越性。最后论文将CELCD方法应用于转子碰摩故障的诊断,结果表明了方法的有效性。

关键词：故障诊断模态混淆局部特征尺度分解完备总体平均局部特征尺度分解总体平均经验模态分解

基于Lagrange插值的局部特征尺度分解方法及其应用

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湖南大学学报（自然科学版） 2017年第4期44卷 63-70页

作者：吴占涛程军圣李宝庆郑近德湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082 安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243032

针对局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition,LCD)方法中均值曲线插值点的属性主要由相邻两同类极值点的属性决定,不能很好地体现数据的整体变化趋势,从而可能引起分解精度降低,提出了基于Lagrange插值的局部特征... 详细信息

针对局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition,LCD)方法中均值曲线插值点的属性主要由相邻两同类极值点的属性决定,不能很好地体现数据的整体变化趋势,从而可能引起分解精度降低,提出了基于Lagrange插值的局部特征尺度分解(Lagrange Interpolation based Local Characteristic-scale Decomposition,LILCD)方法.该方法采用Lagrange插值取代LCD中的线性插值,且均值曲线的插值点是由相邻的3个同类极值点构成的Lagrange插值多项式计算产生.引入了对称系数的概念,并给出了最优对称系数评价准则.研究了LILCD方法的原理及最优对称系数评价准则,通过仿真信号将LILCD方法与LCD方法进行了对比,结果表明LILCD在提高分量精确性和正交性方面具有一定的优越性.将LILCD方法应用于转子不对中故障的诊断,结果表明了方法的有效性.

关键词：局部特征尺度分解 Lagrange插值故障诊断不对中故障时频分析

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广义局部特征尺度分解方法及其应用

振动工程学报 2016年第2期29卷 331-339页

作者：吴占涛程军圣李宝庆郑近德湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082 湖南大学现代工程训练中心湖南长沙410082 安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243032

针对自适应时频分析方法局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition,LCD)方法中均值曲线插值点的属性主要由相邻两同类极值点的属性决定,不能很好地体现数据的整体变化趋势,从而可能引起分解精度降低,提出了广义局部... 详细信息

针对自适应时频分析方法局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition,LCD)方法中均值曲线插值点的属性主要由相邻两同类极值点的属性决定,不能很好地体现数据的整体变化趋势,从而可能引起分解精度降低,提出了广义局部特征尺度分解(Generalized Local Characteristic-scale Decomposition,GLCD)方法。该方法在借鉴EMD和LCD等方法思路的基础上,采用典型的数值计算方法定义了5种不同的均值曲线,并定义了瞬时频率具有物理意义的广义内禀尺度分量(Generalized Intrinsic Scale Component,GISC)和GISC判据。GLCD从不同均值曲线筛分得到的每一阶分量中选取最优分量作为该阶最终的GISC,确保了最终结果为最优。研究了GLCD方法的原理及GISC判据,通过仿真信号将GLCD方法与LCD方法进行了对比,结果表明GLCD在提高分量精确性和正交性等方面具有一定的优越性,并将GLCD方法应用于转子不对中和碰摩故障的诊断,结果表明了方法的有效性。

关键词：故障诊断局部特征尺度分解广义局部特征尺度分解广义内禀尺度分量时频分析