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基于变分模态分解和相关峭度的齿轮箱混合故障诊断

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机械传动 2019年第10期43卷 158-164页

作者：张鑫赵建民童晓帆宋卫星倪祥龙陆军工程大学石家庄校区河北石家庄050003 石家庄扬天科技有限公司河北石家庄050000 中国洛阳电子装备试验中心河南洛阳471003

针对齿轮箱混合故障信号非线性、非平稳、噪声成分多以及多故障信号相互干扰的特点,提出了基于变分模态分解和相关峭度的齿轮箱混合故障诊断方法。利用变分模态分解能够有效地将信号分解为若干个具有紧致性模态分量的特点,对混合故障信... 详细信息

针对齿轮箱混合故障信号非线性、非平稳、噪声成分多以及多故障信号相互干扰的特点,提出了基于变分模态分解和相关峭度的齿轮箱混合故障诊断方法。利用变分模态分解能够有效地将信号分解为若干个具有紧致性模态分量的特点,对混合故障信号进行分解处理,将包含不同故障的模态分量分离出来;然后,根据相关峭度能够识别不同周期的冲击性信号的特点,利用最大相关峭度原则提取出包含不同故障的模态分量;最后,对这些模态分量进行包络分析,实现混合故障诊断的目的。通过实验信号的分析验证,证明了所提方法应用在混合故障诊断中的有效性。另外,分析了模态分量个数变化对方法结果的影响,为后续研究提供了经验性的结论。

关键词：齿轮箱混合故障变分模态分解相关峭度包络分析

基于小波包能量-决策树的滚动轴承混合故障诊断

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轴承 2016年第6期 43-46页

作者：赵庆恩黄宏伟冯坤史恒慧雷文平新乡中益发电有限公司河南新乡453000 中电投河南电力有限公司技术信息中心郑州450001 郑州恩普特科技股份有限公司郑州450001

常规的信号处理方法通常无法对滚动轴承的混合故障进行有效诊断,因此将小波包能量与决策树算法相结合,用于滚动轴承混合故障诊断。首先,用小波包能量方法对故障信号进行特征提取;然后,提取向量作为训练样本训练决策树故障模型;最后,将... 详细信息

常规的信号处理方法通常无法对滚动轴承的混合故障进行有效诊断,因此将小波包能量与决策树算法相结合,用于滚动轴承混合故障诊断。首先,用小波包能量方法对故障信号进行特征提取;然后,提取向量作为训练样本训练决策树故障模型;最后,将测试样本输入到训练好的决策树故障模型,实现故障分类。滚动轴承混合故障试验表明:该方法具有原理简单、准确率高的优点。

关键词：滚动轴承故障诊断混合故障小波包决策树

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机器混合故障下柔性作业车间鲁棒调度方法

机械设计与制造 2022年第4期374卷 1-4,9页

作者：侯娅楠袁逸萍巴智勇李明新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047

柔性作业车间机器在生产过程中时常发生退化故障和突发故障,针对这种混合故障,考虑用预防性维护来防止退化故障,通过插入缓冲时间的方式来吸收突发故障的影响。分别以工序最终完工时间期望值和各工序加工完成时间的延迟总和期望值为质... 详细信息

柔性作业车间机器在生产过程中时常发生退化故障和突发故障,针对这种混合故障,考虑用预防性维护来防止退化故障,通过插入缓冲时间的方式来吸收突发故障的影响。分别以工序最终完工时间期望值和各工序加工完成时间的延迟总和期望值为质和解的鲁棒性指标,建立柔性作业车间鲁棒性调度优化模型,并设计引入混合故障概率矩阵的改进遗传算法对模型求解,联合决策工序加工顺序、预防性维护位置和缓冲时间位置,同时优化调度方案的鲁棒性。最后通过数值实验与对比分析验证了此鲁棒调度方法能有效应对车间混合故障造成的扰动。

关键词：混合故障柔性作业车间预防性维护混合故障概率矩阵鲁棒性调度

基于刚柔耦合模型的行星齿轮箱太阳轮裂纹与断齿及其混合故障的仿真研究

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基于刚柔耦合模型的行星齿轮箱太阳轮裂纹与断齿及其混合故障的仿...

作者：黄金安徽工业大学

学位级别：硕士

采用虚拟样机技术,以实验台太阳轮正常、裂纹、断齿情况下的单级行星齿轮箱为参考对象,分别建立其刚柔耦合模型并进行动力学仿真,通过对比仿真结果与实验结果来验证仿真模型的正确性。模型验证成功之后,系统地仿真并研究了太阳轮不同程... 详细信息

采用虚拟样机技术,以实验台太阳轮正常、裂纹、断齿情况下的单级行星齿轮箱为参考对象,分别建立其刚柔耦合模型并进行动力学仿真,通过对比仿真结果与实验结果来验证仿真模型的正确性。模型验证成功之后,系统地仿真并研究了太阳轮不同程度裂纹、不同程度断齿、裂纹与断齿混合故障条件下行星齿轮箱的振动特性。具体工作内容如下。(1)应用Adams软件建立了可从箱体表面提取振动加速度信号的行星齿轮箱刚柔耦合仿真模型。通过构造一种新参数“转速—传动比相对误差向量的模”来选取仿真模型的接触参数,并且应用MD图判断了仿真模型的运动学性能。最后,通过对比仿真与实验信号的频谱图,验证了行星齿轮箱刚柔耦合仿真模型的正确性。(2)以实验台行星齿轮箱太阳轮裂纹故障为研究对象,基于Adams建立并仿真计算了与实验台太阳轮裂纹故障程度相同的故障模型及太阳轮不同程度裂纹故障模型。提出了边频带频率结构相似度γ指标,并应用此指标对太阳轮裂纹故障模型进行验证,通过比较仿真信号与实验信号,得到γ=64.5%﹥50.0%,从而验证了裂纹故障仿真模型的有效性。最后,研究了不同程度裂纹故障的时域、频域振动特性,并在时域振动特性基础上分析总结了各时域指标随裂纹故障程度变化的规律。(3)基于实验台行星齿轮箱太阳轮的断裂形式,建立并仿真计算了与实验台太阳轮断齿程度相同的故障模型及太阳轮不同程度断齿的故障模型。在太阳轮断齿故障模型验证方面,对比仿真信号和实验信号,得到γ=77.1%﹥50.0%,验证了断齿故障仿真模型的有效性。对不同程度断齿故障的振动特性进行了研究,获得了不同程度断齿故障下的时域与频域振动特性,并归纳了各时域指标随断齿故障程度变化的规律。(4)基于太阳轮的90.0%裂纹故障模型与不同程度的断齿故障模型,建立了6种裂纹与断齿混合的故障模型,并依次命名为模型1至模型6。对这6种混合故障模型进行了动力学仿真计算,得到下述结论:1)混合故障模型的振动加速度最大幅值随着模型号的增加而增加。2)分析总结了各时域指标随模型1至模型6变化的规律。3)啮合频率处的幅值随着模型号的增加而增加。轮齿在已有90.0%裂纹故障故障条件下,轮齿折断一半和全折断时对系统的影响较大。

关键词：行星齿轮箱 Adams动力学仿真不同程度故障混合故障振动特性

具有混合故障的线性系统H∞可靠控制与区域极点可靠配置

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具有混合故障的线性系统H∞可靠控制与区域极点可靠配置

作者：胡号沈阳师范大学

学位级别：硕士

随着科技的发展,可靠控制应运而生并得到了较好的发展.工程上系统的故障类型可分为三类：离散故障、连续故障和混合故障.特别地,混合故障模型是最近才被发现的,混合故障模型的可靠控制问题还有待于发展.本文提出了两种新的处理连续故障... 详细信息

随着科技的发展,可靠控制应运而生并得到了较好的发展.工程上系统的故障类型可分为三类：离散故障、连续故障和混合故障.特别地,混合故障模型是最近才被发现的,混合故障模型的可靠控制问题还有待于发展.本文提出了两种新的处理连续故障矩阵的方法,对应于这两种方法,也给出了混合故障矩阵的两种处理方法.另外.本文还提出了一种新的矩阵不等式等价性理论,也给出了Delta算子系统其有等价性的有界实引理.基于这些理论,本文对几类线性系统的H∞可常控制和区域极点配置问题进行了研究.针对执行器故障模型,基于线性矩阵不等式（LMI）,采用状态反馈研究了下述问题. 首先,研究了上述几类线性系统的H∞可靠控制问题.分别基于连续故障模型和混合故障模型,给出连续时间线性系统、连续时间区间线性系统和δ算子线性系统的闭环系统渐近稳定且H∞性能指标小于给定正数的充要条件;也给出了连续时间时滞线性系统上述问题的充分条件. 其次,研究了线性系统的区域极点可靠配置问题.分别针对连续故障模型和混合故障模型,给出了连续时间线性系统闭环极点位于指定的无界LMI区域内的充要条件;也给出了连续时间和离散时间线性系统闭坏极点是位于指定的仃界LMI区域内的充要条件.所提及的无界LMI区域包括半平面和抛物线区域;所提及的有界区域包括圆盘和椭圆盘. 最后,研究了Delta算子系统圆盘极点配置问题.给出的理论,改进了前人的理论. 本文对上述的基于混合故障模型的理论给出了对应的仿真数例,以说明所提方法的可行性和有效性.

关键词： H∞可靠控制区域极点可靠配置连续故障混合故障线性矩阵不等式

多联机分层混合故障类型识别及自适应细化诊断策略研究

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多联机分层混合故障类型识别及自适应细化诊断策略研究

作者：刘倩华中科技大学

学位级别：硕士

本文针对多联机系统可能发生的多类故障以及故障详细发生水平或诱发原因建立了分层自适应故障诊断机制,对不同故障实现先诊断故障大类,根据发生故障的对象不同自主选择最佳细化诊断模型以进一步精确识别故障发生原因,可以减少故障一步... 详细信息

本文针对多联机系统可能发生的多类故障以及故障详细发生水平或诱发原因建立了分层自适应故障诊断机制,对不同故障实现先诊断故障大类,根据发生故障的对象不同自主选择最佳细化诊断模型以进一步精确识别故障发生原因,可以减少故障一步诊断时标签过多以及不同故障采用同一模型诊断所带来的消极影响。该分层诊断机制不仅能实现特定故障匹配特定模型诊断,而且更细致的划分了故障发生水平,有更大的推广应用价值。首先为模拟多联机系统实际运行中可能发生的若干故障、多种严重水平,通过实验获得正常运行和三类故障发生时的足够数据,以构建混合故障分层诊断机制。该机制基于Catboost算法建立首层故障大类识别模型,并采取包内Prediction Values Change方法对特征重要性进行排序,综合考虑模型运行时间成本和诊断精度,选定了最终输入模型中的10个特征参数。其次,构建诊断机制第二层中详细类型判别模型,首先采取两种数据降维方式,一是关联规则寻找与故障标签具有强烈依存性的特征参数,二是利用线性判别分析进行特征提取。为不同故障确定所需的不同特征参数子集,完成该机制中第二次特征筛选。同时,仍然基于Catboost模型建立不同种类故障的细化诊断模型,在此过程中,为了达到更好的诊断效果,采用网格搜索方法在训练集上寻找三类故障诊断模型的最优参数组合。然后比较关联规则和线性判别分析选取的不同特征参数子集下的故障细化诊断效果,最终选定关联规则降维方式。最后,利用测试集对该分层诊断机制进行完整测试,观察模型的诊断精度和鲁棒性。结果表明,在测试数据集上,故障类型识别整体准确率达到99.29%。测试样本根据所识别出的类型自主选择适合的细化诊断模型,最后电子膨胀阀故障、压缩机回液故障、制冷剂充注量故障能够准确识别出具体的发生水平或详细类型的概率分别为96.21%、99.67%和94.63%。结果说明该分层诊断机制能够较好的识别故障大类并细致定位故障发生水平或者诱发原因,具有良好的泛化性能和推广价值。

关键词：多联机混合故障分层诊断自适应细化诊断

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混合故障模式下劣化系统维修更换策略

兵工自动化 2014年第2期33卷 47-50页

作者：黄傲林李庆民叶灵军汪莉莉海军工程大学电子工程学院武汉430033 海军工程大学兵器工程系武汉430033

劣化系统在自身发生劣化的同时还可能受到来自外部的冲击,劣化系统的故障是这两个过程共同作用的结果,不同的故障原因采取的维修方式也不相同。为了进一步降低系统长期运行维修费用率,对传统的基于时间的寿命更换策略进行了扩展,提出了... 详细信息

劣化系统在自身发生劣化的同时还可能受到来自外部的冲击,劣化系统的故障是这两个过程共同作用的结果,不同的故障原因采取的维修方式也不相同。为了进一步降低系统长期运行维修费用率,对传统的基于时间的寿命更换策略进行了扩展,提出了混合故障模式下考虑系统劣化程度的(A,T)维修策略,并以长期运行维修费用率最低为目标对维修策略进行了优化。算例表明:该方法能根据冲击到来时系统的劣化程度选择合理的维修方式,进行最小维修或者修复性维修,且操作简单,可为加强装备维护提供参考。

关键词：劣化系统泊松冲击混合故障最小维修长期运行维修费用率