高阶循环统计量理论在机械故障诊断中的应用

在简要介绍现代信号处理中的高阶统计量、循环平稳以及高阶循环统计量理论的基础上 ,重点分析了它们在谐波恢复、系统辨识、特征提取等与机械设备状态监测和故障诊断及其相关领域中的应用 ,指出将高阶循环统计量理论 ,特别是高阶循环累积量和高阶循环谱理论应用于机械设备的状态监测和故障诊断领域具有重要的理论研究价值和实际应用意义。

基于高阶循环统计量的频谱感知方法

根据高阶循环统计量(HOCS)具有的严格平稳特性,提出了一种基于HOCS的频谱感知方法.该方法利用渐近最优估计理论,构造了进行频谱感知的二元假设检验模型,推导了相应的检验统计量,得出了检测概率的闭式表达式.通过对感知算法所需实数乘法运算次数的比较,说明了该算法具有与能量检测(ED)几乎相同数量级的计算复杂度.仿真结果表明,相比传统的ED法和2阶循环统计量检测法(SCFD),该方法具有良好的检测性能和抗同频干扰性能.

基于循环双谱的滚动轴承故障诊断

当滚动轴承发生早期点蚀故障时,其振动信号表现出循环平稳特性。由于故障特征频率处能量较小,特征信息容易被噪声淹没,仅仅利用二阶循环平稳已不能有效提取故障特征。而循环双谱(即三阶循环累积量谱)这一最低阶的高阶统计量谱对噪声具有较好的免疫力,且计算量较其它高阶统计量分析方法小。本文将尝试用循环双谱的中心频率切片谱,对滚动轴承早期故障做特征提取。仿真和实验结果证明该方法是有效的。

基于循环双谱二次切片分析的滚动轴承故障诊断研究

发生早期微弱故障的滚动轴承,由于其故障特征频率处能量比较小,易于被噪声淹没,仅仅利用二阶循环平稳已经不能有效提取故障特征。而高阶循环统计量对噪声具有较好的免疫力。但是高阶循环统计量谱为多维谱图,图形化表示比较困难。本文对三阶循环累积量谱,即循环双谱,进行了简化,提出了循环双谱二次切片———循环双谱中心频率处切片的水平切片谱。并用此简化的循环双谱对滚动轴承早期故障做特征提取。仿真和实验结果证明了方法的有效性。

循环双谱在滚动轴承故障特征提取中的应用

针对循环双谱能够处理循环平稳、非线性和非高斯信号,且能够完全抑制高斯噪声的特点,将循环双谱分析方法应用到滚动轴承故障特征提取上。但其计算量大,且所得的谱图信息冗余量大不直观,故对循环双谱进行简化研究,提出先对循环双谱做对角切片基础上再做二次峰值频率切片,然后用简化的循环双谱对滚动轴承故障做特征提取。仿真和实验结果证明了方法的有效性。

循环双谱的简化及在滚动轴承故障诊断的应用

在滚动轴承的早期故障诊断过程中,由于故障信号冲击不明显淹没在背景噪声之中,仅仅通过低阶循环统计量无法提取故障特征,而高阶循环统计量对噪声的有良好的抑制能力,因此将循环双谱应用到滚动轴承故障特征提取上。但循环双谱的谱图为多维谱图表达不够直观,且其计算量大,故对循环双谱进行了简化研究,首先对循环双谱做一次水平切片,在此基础上再做二次峰值频率切片,然后用简化的循环双谱对滚动轴承故障做特征提取。仿真和实验结果证明了方法的有效性。

基于几乎周期时变AR模型的故障早期预报

针对旋转机械振动信号具有循环平稳性的特点,提出一种基于几乎周期时变AR模型的故障早期预报方法,推导了基于循环统计量的辨识算法,其具有抑制加性平稳噪声的优点;并利用该模型对转子早期碰摩试验数据进行了分析,首先根据正常状态数据辨识模型参数,然后对故障状态时的残差信号进行峭度分析,结果表明该方法可以检测早期故障并预报未知故障。