国家自然科学基金(51275030)
- 作品数：21 被引量：100H指数：7
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- 相关机构：北京交通大学北京化工大学康涅狄格大学更多>>
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- 相关领域：机械工程自动化与计算机技术生物学医药卫生更多>>
- 基于低次故障特征阶比系数的变转速滚动轴承等效转频估计算法被引量：12
- 2015年
- 基于时频表达的阶比跟踪算法能够帮助实现变转速旋转设备的故障诊断而不依靠转速计的帮助。然而,滚动轴承振动信号的时频表达却因缺少明显且易提取的转频成分使得该算法无法得到应用。为此,引入瞬时故障特征频率作为滚动轴承的等效转频,并提出基于低次故障特征阶比系数的估计算法对其进行提取。根据转频的变化范围确定基本滤波带宽并沿频率轴构造一组带通滤波器对原信号进行带通滤波。计算各带通滤波结果的包络时频谱并提取相应的等效转频趋势线。利用等效转频趋势线对相应的滤波结果进行重采样并计算故障特征阶比包络谱。将各阶比包络谱中与一、二、三次故障特征阶比相对应的幅值之和作为标准确定最优滤波带宽与相应的等效转频趋势线(瞬时故障特征频率趋势线)。利用该趋势线对原始信号进行故障相角域重采样,所得结果故障特征阶比包络谱即可用于滚动轴承的故障诊断。仿真算例和应用实例证明了该算法的有效性。
- 王天杨李建勇程卫东
- 关键词：变转速滚动轴承故障诊断
- 基于Vold-Kalman广义解调的变转速轴承和齿轮复合故障诊断被引量：3
- 2019年
- 现有的以谱峭度为核心的滤波算法无法同时分离提取由轴承和齿轮故障激起的高频共振带。针对该问题,该研究舍弃以共振带提取为核心的诊断思路,直接提取、重置和定量表达时变非平稳的故障特征成分,提出了基于Vold-Kalman广义解调的变转速滚动轴承和齿轮复合故障诊断策略。该策略的核心是利用Vold-Kalman滤波从原始信号的包络中提取时变非平稳的轴承和齿轮故障特征成分;通过广义解调变换(GDT)将上述提取的时变非平稳故障特征成分进行平稳化重置;利用快速傅里叶变换(FFT)对上述重置的故障特征成分进行定量表达;通过频率谱中峰值与理论频率点的对比完成故障点定位。其中用于提取、重置和识别故障特征成分的频率函数、相位函数和频率点可由转频方程和机械结构参数计算。仿真和实测信号的分析结果表明所提算法无需共振带选取和角域重采样即可完成变转速轴承和齿轮复合故障特征的提取。另外,与传统带通滤波方法的对比进一步表明该算法去除无关项干扰、突出故障特征成分的优越性。
- 赵德尊李建勇程卫东程卫东
- 关键词：滚动轴承齿轮变转速
- 齿轮噪源干扰下滚动轴承故障特征频率的提取
- 2016年
- 在齿轮噪源干扰下的滚动轴承的故障诊断过程中,齿轮较大幅值的振动往往会掩盖轴承的故障冲击特征,齿轮啮合振动的基频、谐频谱线也影响轴承故障特征频率的获取。利用线调频小波路径追踪算法提取频率的可选择性,根据振动信号中各频率成分的分布特点,使用线调频小波路径追踪算法在不进行滤波处理的前提下直接对滚动轴承故障特征频率提取。仿真算例和应用实例证明了该方法的有效性。
- 刘东东程卫东
- 关键词：轴承故障诊断
- 基于故障特征系数模板的变转速滚动轴承故障诊断被引量：13
- 2017年
- 与恒转速相比,机械中普遍存在的变转速工作模式使滚动轴承的故障诊断更加困难;另外变转速条件下的常规方法—阶比分析存在误差以及计算效率方面的问题,因此,提出了基于故障特征系数模板的滚动轴承故障诊断方法。该方法主要包括六部分:(1)根据目标轴承的几何参数计算其故障特征系数以设定模板;(2)利用快速谱峭度滤波算法对滚动轴承振动信号进行滤波;(3)根据Hilbert变换以及短时傅里叶变换计算滤波信号的包络时频图;(4)通过峰值搜索算法从滤波信号的包络时频图中提取瞬时故障特征频率趋势线;(5)根据转速脉冲信号计算滚动轴承的转速曲线;(6)瞬时故障特征频率与瞬时转频相比获取瞬时故障特征系数,进而通过故障特征系数模板实现滚动轴承的故障诊断。随即以变转速情况下的故障轴承仿真信号以及实测的外圈故障、内圈故障和健康轴承的振动信号为例验证了该算法的有效性。
- 程卫东赵德尊刘东东
- 关键词：变转速滚动轴承故障诊断
- 基于样本抽样和权重调整的SWA-Adaboost算法被引量：2
- 2014年
- 根据分类算法是依据样本区分度进行分类的原理,提出增加样本属性以提高样本区分度的方法,在样本预处理阶段对所有样本增加一个属性值dmin以加强样本之间的区分度。针对原始Adaboost算法在抽样阶段由于抽样不均而导致对某些类训练不足的问题,采用均衡抽样方法,保证在抽样阶段所抽取的不同类样本的数量比例不变。针对原始算法样本权重增长过快的问题,给出新的权重调整策略,引入样本错分计数量count(n),有效地抑制样本权重增长速度。给出一种改进的Adaboost算法,即SWA-Adaboost算法,并采用美国加州大学机器学习UCI数据库中6种数据集的数据对改进算法与原始算法进行实验对比,结果证明,改进算法SWA-Adaboost在泛化性能上优于Adaboost算法,泛化误差平均降低9.54%。
- 高敬阳赵彦
- 关键词：泛化性能
- 基于角域AR模型滤波的滚动轴承故障诊断被引量：5
- 2018年
- 在齿轮噪源存在的变转速滚动轴承故障诊断过程中,因混合信号中转频分量相对较小,使得基于时频表达的阶比跟踪技术受到限制。虽然基于故障特征频率的角域重采样能提取轴承的故障特征,但这种算法不能确定故障位置,而且可能会出现误判。针对这一问题,提出了基于角域自回归(auto regressive,简称AR)模型滤波的处理方法。该方法利用线调频小波路径追踪算法从降采样处理的混合信号中提取齿轮瞬时啮合频率趋势线并估计转速,根据估计转速信息对原混合信号进行等角度重采样,获得了角域信号。利用角域信号中齿轮啮合振动成分具有周期性的特点,使用AR模型对其滤波,并且对滤波后信号进行包络阶比分析,完成故障判断。通过处理仿真信号和实验信号,验证了该方法不仅能有效地去除齿轮噪声,并且可以判断轴承故障位置。
- 程卫东刘东东赵德尊
- 关键词：变转速啮合频率AR模型
- 齿轮噪声干扰及变转速下的滚动轴承故障诊断被引量：1
- 2016年
- 齿轮噪声以及变转速运行是干扰滚动轴承故障诊断的常见因素,针对上述两种因素同时对滚动轴承故障诊断的干扰,引入了集合经验模态分解(EEMD)方法以去除轴承信号中的齿轮噪声,将齿轮峰值啮合倍频(IDMM)等效为滚动轴承的瞬时转频,阶比跟踪以去除转速变化对滚动轴承故障诊断的影响,并将此方法命名为基于EEMD和IDMM的滚动轴承故障诊断方法.仿真和实测信号分析证明该方法能有效去除齿轮噪声和转速变化对滚动轴承故障诊断的影响,同时提高故障特征阶比的幅值,节省转速测量装置.
- 赵德尊李建勇程卫东
- 关键词：变转速齿轮噪声滚动轴承
- 基于线调频小波路径追踪的多故障轴承解调频谱分析（英文）被引量：1
- 2019年
- 由于非平稳工况下多故障轴承复杂调制特征的影响,使得识别故障特征频率十分困难。为了消除振动信号时变工况影响,必须获得特征频率的相位函数。然而,多故障的特征频率之间互相干扰,影响了瞬时频的提取。因此,本文提出一种基于线调频小波路径追踪的多故障轴承改进解调频谱分析方法。对原始信号进行Hilbert变换得到包络信号;使用线调频小波路径追踪算法从包络信号提取特征频率,并且根据特征系数计算其他特征频率;根据振动信号的时变特征计算各成分的能量因子;迭代使用能量因子可调广义解调算法和带通滤波器获得解调信号;对解调信号进行频谱分析,识别轴承特征频率。仿真和试验信号的分析验证了该算法的有效性。
- 刘东东程卫东温伟刚
- 关键词：非平稳
- 包络变形对阶比分析结果的影响及消除方法被引量：6
- 2015年
- 转速变化的滚动轴承故障诊断通常先采用计算阶比跟踪技术消除变转速的影响,再进行阶比分析获得故障特征。然而,等角度重采样会引起冲击包络变形进而导致阶比分析结果产生偏差,在转速变化范围较大时这个偏差必须要受到重视。介绍了等角度重采样方法,仿真了包络变形对阶比分析结果的影响,给出了峰值点间隔变化量详细的理论推导,提出了通过修正角度变换值来消除包络变形影响的方法,并进行了实验验证。研究结果显示,包络在宽窄方向的变形对阶比分析结果没有影响;相邻包络峰值点间隔的变化对阶比分析结果产生影响;在角度序列逐点减去峰值点间隔变化量可消除包络变形对阶比分析结果的影响。
- 程卫东王天杨Wang Jin-jiangRobert X Gao温伟刚李建勇
- 关键词：故障诊断滚动轴承
- 基于改进的自适应噪声消除和故障特征阶比谱的齿轮噪源干扰下变转速滚动轴承故障诊断被引量：9
- 2014年
- 变转速工作模式和齿轮噪源干扰是阻碍滚动轴承故障诊断的两个难题。虽然基于转速信号的角域重采样技术和基于参考信号的自适应噪声消除算法为这两个问题提供了可靠的解决路线,但是由于安装空间和成本的限制,转速信息和参考信号在实际工程中往往难以获取。为解决这一难题,提出了一种不依靠上述辅助设备的滚动轴承故障诊断新算法。整个算法由五部分组成:(1)利用峰值啮合倍频趋势线构造参考信号对混合信号进行自适应滤波以削弱齿轮噪源对轴承故障共振频带获取的干扰;(2)利用谱峭度快速算法确定由轴承故障引起的高频共振所对应的中心频率,滤波带宽和对应的尺度并直接得到最能反映轴承故障的滤波包络;(3)利用短时傅里叶变换求得两次滤波后包络信号的包络时频谱并利用峰值搜索算法对瞬时故障特征频率趋势线进行提取;(4)提出基于采样频率重调的重采样算法,对谱峭度滤波结果进行故障阶比域重采样;(5)利用傅里叶变换求取重采样信号的故障特征阶比谱,并提出新的故障诊断策略对滚动轴承的运行状态进行判断。仿真算例和应用实例证明了该算法的有效性。
- 王天杨李建勇程卫东
- 关键词：滚动轴承故障诊断变转速
