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复杂机械振动系统噪声源诊断技术研究

作　者: 虎雷
导　师: 时胜国
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: 特征提取 辐射噪声 模糊推理 故障诊断
分类号: TH165.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 133次
引　用: 1次
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内容摘要


机械设备运行状态的良好是设备安全的重要保证,随着其重视程度的不断加强,对设备故障诊断的研究也日益广泛。近年来,在设备诊断方面出现了大量新的技术,而基于特征信息融合技术的专家系统已成为该领域的一个重要研究方向。本文以机械设备的振动辐射噪声监测为基础,研究了基于振动噪声特征信息的故障诊断方法。鉴于多特征信息能够在诊断过程中提高诊断结果的准确度,论文从理论上对比分析了多种信号特征提取方法,包括时域分析、幅值域分析、频域分析和时频分析,并且利用上述方法处理了单级离心泵的振动数据,进一步说明了上述各方法的优缺点。另外,为满足诊断过程的智能化需求,本文提出了将多特征信息融合与模糊推理系统相结合的故障诊断方法。首先研究了信息融合技术的方法与层次结构,分析了模糊逻辑在信息融合中的优势。同时,对多种模糊推理系统进行阐述,从理论及应用两方面重点研究了Mamdani模糊推理系统。通过具体的步骤完成系统设计,并结合仿真研究进一步说明该系统在设备故障诊断中的应用。本文最后开展了松花湖外场试验研究,依据柴油机工作时振动噪声各时频域特征量的变化情况建立各个隶属度函数,给出推理规则,选择合适的模糊运算方法及合成规则,最后确定该诊断系统的模糊输出。通过主机机械系统振动噪声试验数据处理,验证了本文所研究的振动噪声信号处理方法能够较好地提取设备运行过程中的多特征信息,并且,依据多特征量能够对设备的工作状态做出更全面、更具体的分析。同时,建立的基于振动噪声的多特征信息融合的模糊诊断系统,能够在故障状态信息已知的情况下,准确进行故障的决策分类;在无先验知识的情况下,亦能达到设备简易诊断的效果。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 论文的研究背景及意义  10
  1.2 机械设备诊断研究概状  10-12
  1.3 信息融合技术简介及其应用  12-13
  1.4 论文主要研究方法和研究内容  13-15
第2章 机械振动与噪声特征提取方法  15-32
  2.1 信号时域分析  15-17
    2.1.1 有量纲指标  15-16
    2.1.2 无量纲指标  16-17
  2.2 信号幅值域分析  17-18
  2.3 信号相关域分析  18
  2.4 信号频域分析  18-20
    2.4.1 功率谱估计  18-19
    2.4.2 频率响应函数和相干函数  19-20
    2.4.3 三分之一倍频程谱  20
  2.5 信号时频分析  20-25
    2.5.1 短时傅里叶变换  20-22
    2.5.2 小波分析  22-25
  2.6 100CLG-30船用立式单级离心泵振动特征提取  25-31
    2.6.1 试验数据的时域分析  26-28
    2.6.2 试验数据的频域分析  28-30
    2.6.3 试验数据的时频分析  30-31
  2.7 本章小结  31-32
第3章 信息融合与模糊诊断理论与方法  32-52
  3.1 信息融合技术  32-36
    3.1.1 信息融合方法  32-33
    3.1.2 信息融合层次  33-35
    3.1.3 信息融合中模糊逻辑优势  35-36
  3.2 模糊推理系统描述  36-37
  3.3 模糊推理系统结构  37-40
    3.3.1 纯模糊逻辑系统和高木-关野型模糊逻辑系统  38
    3.3.2 Mamdani模糊系统  38-40
  3.4 模糊系统的设计  40-41
  3.5 隶属度函数及其建立  41-44
    3.5.1 隶属度概念和隶属度函数  42-43
    3.5.2 隶属度函数的建立  43-44
  3.6 故障诊断仿真计算研究  44-51
  3.7 本章小结  51-52
第4章 复杂机械系统振动噪声特征提取和故障诊断试验研究  52-71
  4.1 试验概况  52-54
    4.1.1 试验系统组成  52-53
    4.1.2 试验系统设置  53
    4.1.3 试验工况  53-54
  4.2 振动噪声信号特征提取  54-61
  4.3 基于特征信息融合的模糊诊断  61-70
    4.3.1 特征选取及隶属函数的建立  61-67
    4.3.2 模糊诊断系统的建立  67-70
  4.4 本章小结  70-71
结论  71-73
参考文献  73-77
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  77-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械制造工艺 > 柔性制造系统及柔性制造单元 > 故障诊断和维护
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