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基于SWT与相空间曲变的控制棒驱动机构退化状态跟踪和识别

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核动力工程 2021年第5期42卷 195-199页

作者：朱康赵新文张黎明余航海军工程大学核科学技术学院武汉430033

控制棒驱动机构(CRDM)是保证反应堆正常运行与安全的重要设备。针对其转速低、性能退化特征微弱且易受其他信号源干扰的特点,本文采用小波半软阈值(SWT)与相空间曲变相结合的方法对其退化状态进行了跟踪与识别。通过与基于振动幅值均方... 详细信息

控制棒驱动机构(CRDM)是保证反应堆正常运行与安全的重要设备。针对其转速低、性能退化特征微弱且易受其他信号源干扰的特点,本文采用小波半软阈值(SWT)与相空间曲变相结合的方法对其退化状态进行了跟踪与识别。通过与基于振动幅值均方根(RMS)方法的对比,表明该方法能够克服传统基于线性信号处理理论对微弱性能退化状态不能很好地跟踪和识别的缺点,可以较好地对强背景噪声下的旋转机械性能退化状态进行跟踪和识别。

关键词：控制棒驱动机构(CRDM) 相空间曲变小波半软阈值(SWT)

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旋转机械损伤跟踪的改进相空间曲变法

振动与冲击 2019年第1期38卷 14-21页

作者：牛乾杨世锡甘春标浙江大学机械工程学院杭州310027

对旋转机械系统损伤演化过程的实时监测和跟踪,能够有效降低设备使用风险以及减少不必要的维护成本,提高设备使用效能。基于相空间曲变理论和旋转机械运行具有周期性的特点,提出了一种改进的损伤跟踪方法,可以有效减少原相空间曲变法的... 详细信息

对旋转机械系统损伤演化过程的实时监测和跟踪,能够有效降低设备使用风险以及减少不必要的维护成本,提高设备使用效能。基于相空间曲变理论和旋转机械运行具有周期性的特点,提出了一种改进的损伤跟踪方法,可以有效减少原相空间曲变法的计算量和跟踪误差,实现系统损伤演化过程的实时跟踪。通过数值模拟方法,以及裂纹转子实验和轴承退化实验验证了该方法。结果表明:该方法相比于原相空间曲变法计算时间明显减小,跟踪结果更加平滑准确,对相近的损伤状态有更好的分辨能力。

关键词：旋转机械损伤演化相空间曲变损伤跟踪

IPSW方法及其在变工况滚动轴承退化状态跟踪中的应用

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仪器仪表学报 2021年第2期42卷 33-44页

作者：罗鹏胡茑庆程哲张伦胡蛟国防科技大学智能科学学院长沙410073 国防科技大学装备综合保障技术重点实验室长沙410073

感知获取的一维快变信号不仅受工况变化的影响,且无法避免地受到噪声干扰,此时传统的相空间曲变(PSW)方法提取的健康指数(HI)将无法胜任变工况下的滚动轴承退化趋势跟踪。针对这一问题,提出了改进的相空间曲变法(IPSW)。从确保PSW分量... 详细信息

感知获取的一维快变信号不仅受工况变化的影响,且无法避免地受到噪声干扰,此时传统的相空间曲变(PSW)方法提取的健康指数(HI)将无法胜任变工况下的滚动轴承退化趋势跟踪。针对这一问题,提出了改进的相空间曲变法(IPSW)。从确保PSW分量的独立性及其信息最大化的角度出发,通过高维重构分量间的综合平均互信息局部极小化和互信息熵局部极大化,避免高维重构相空间相轨迹发生扭曲和缠绕,并对慢变损伤趋势项与工况变化干扰项进行解耦,实现独立于工况变化的、反映故障演化趋势的HI提取。仿真及实验信号验证结果表明:基于IPSW方法提取的HI能够有效避免转速变化的影响,对轴承损伤退化趋势进行有效跟踪。

关键词：滚动轴承健康指数变工况相空间重构相空间曲变退化趋势跟踪

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旋转机械振动源响应的净化及故障演化跟踪

旋转机械振动源响应的净化及故障演化跟踪

作者：张传飞北京交通大学

学位级别：硕士

机械振动信号是在多个振动源共同作用下的机体振动的测量,从中获得干净的振动源响应有利于故障演化过程的准确跟踪。旋转机械的工作特点决定了目标振动源的响应会以片段的形式重复地、相似地出现。对片段进行信号分解,利用同源相似性质... 详细信息

机械振动信号是在多个振动源共同作用下的机体振动的测量,从中获得干净的振动源响应有利于故障演化过程的准确跟踪。旋转机械的工作特点决定了目标振动源的响应会以片段的形式重复地、相似地出现。对片段进行信号分解,利用同源相似性质确定各片段间共有的子分量,重构得到干净的振动源响应。本文研究了不同的信号分解方法及其组合对振动源响应的净化性能,并利用净化后的振动源响应研究了基于特征融合和相空间曲变的机械故障演化跟踪方法。主要研究内容包括:1.研究了多种信号分解方法的净化性能。将组成混合信号的多种不同的成分分解到不同的子分量上,是研究振动源响应净化的基础。利用多种信号分解方法(小波分解、EEMD、LMD、SSA、RSSD和MP)净化16组含不同噪声成分的混合信号,从子分量中各成分的能量占比、相关系数和信噪比等多个方面研究了各信号分解方法的净化性能。2.研究了基于多层分解的旋转机械振动源响应净化方法。根据旋转机械同一故障源产生的振动响应具有分布规律性和模式相似性,研究了旋转机械振动源响应的净化原理,提出了一种改进的共有成分选择方法,并利用实测信号进行了验证。同时,在单层信号分解方法无法完整准确分离冲击响应和噪声的基础上,研究了不同信号分解方法组合的多层分解方法(双层、三层和四层)对复杂混合信号的净化性能,并提出了一种具有广泛适用性的SSA+MP+RSSD的三层分解方法。利用仿真信号和实测信号对SSA+MP+RSSD进行验证,实验结果均表明该方法的有效性。3.研究了基于特征融合的故障演化跟踪方法。在振动源响应净化的基础上,提取各故障源信号的时域特征10个、频域特征6个、时频域特征16个和熵特征4个共计36个特征指标,利用斯皮尔曼相关系数和相关性聚类算法筛选出单调且不冗余的最佳特征指标,并利用SOM算法进行融合,获得代表故障源在不同时刻演化状态的量化指标S。利用实测信号进行验证,结果表明多特征融合的方法在故障演化跟踪方面的有效性,同时,利用净化后的振动源响应得到的故障演化跟踪曲线较净化前更加平滑和准确。4.研究了基于多时间尺度相空间曲变的故障演化跟踪方法。针对特征融合方法中特征难选择以及数据要求较高的问题,提出了一种基于SSA信息提取的多时间尺度相空间曲变的故障演化跟踪方法。首先,利用三层信号分解方法SSA+MP+RSSD对混合信号中振动源响应进行净化,获得各故障源产生的振动响应;然后,利用多时间尺度相空间曲变的方法获得各故障的演化跟踪矩阵;最后,利用基于SSA的信息提取方法提取故障演化跟踪矩阵中隐含的故障演化信息。以实测的轴承从正常到失效过程的含内、外圈复合故障的全生命周期信号进行验证,结果表明该方法得到的故障演化跟踪曲线的起伏波动更小,反映故障发生的时刻更加准确,更有利于旋转机械故障的演化跟踪。上述研究得出了有效的振动源响应净化和故障演化跟踪方法。以SSA+MP+RSSD三层分解方法和基于SSA的多时间尺度相空间曲变技术实现了对旋转机械振动源响应的净化及故障演化跟踪任务。

关键词：振动源响应净化多层信号分解特征融合相空间曲变

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基于PSW度量的轴承衰退趋势递归预测

中外企业家 2020年第17期 255-256页

作者：杨俊茹蒋梦雪武警士官学校

针对采用递归方法预测轴承衰退趋势预测过程中存在误差快速累积增大从而影响预测结果的问题,本文提出一种基于PSW度量的多变量序列递归预测方法。该方法通过离线提取具有相似性的轴承故障序列数据,作为包含领域信息的元数据,构建递归预... 详细信息

针对采用递归方法预测轴承衰退趋势预测过程中存在误差快速累积增大从而影响预测结果的问题,本文提出一种基于PSW度量的多变量序列递归预测方法。该方法通过离线提取具有相似性的轴承故障序列数据,作为包含领域信息的元数据,构建递归预测模型,实现对目标轴承衰退趋势的在线预测。

关键词：相空间曲变主曲线轴承故障支持向量机