EMD端點效應的改進型混沌延拓方法及其在機械故障診斷中的應用

1、 第 期 蔡艷平等 ： 端 點效 應的改進型混沌延拓方法及其在機械故障診斷中的應用 的故障特征。 上包 含 了 頻 和 倍 頻 振 動 模 式 ， 波形 存 在 失 倍 但 真， 且在 倍頻信號兩端產(chǎn)生了一定的端點效應現(xiàn)象。 圖 用波形 匹 配延拓方 法得 到 的 時頻 圖 。 為 從 圖 中可 以看 出 ， 于 波形 匹 配延 拓方 法 的 時 頻 基 圖也基 本上 包含 了 頻 和 倍 頻振 動模式 ， 效果 倍 但 不及 改進 型最 大 的邊 界延 拓 方 法 ， 因是其 原 倍頻振動模式波形存在部分失真 。 采樣 點數(shù)×。 圖 基于本文方法 的 時頻 圖 二二 二二 二二 采

2、樣點數(shù)× 圖 基 于波形 匹配延拓方法 的 時頻 圖 圖 基 于 本 文 方 法 的邊 際譜 圖 對 比圖 、 、 圖 圖 圖 和 可看 出四種方法 分 解結果 的差異所在 。顯然 ， 本文方法使端點處的延 拓 更加合理 ， 所延拓數(shù)據(jù)更加趨于真實。因此 ， 基于本文 改進 的 方 法 更 加 準 確 地 提 取 了轉(zhuǎn) 子 油 膜 渦 動 的 故障特 征 ， 也進一 步說 明本 文方 法 的有 效性 。 圖 為端點不作處理的 方法得到的 時 頻 圖。從 圖中可 以看 出， 時頻 圖基 本看 不 出 其 倍頻振動模式 ， 且在 倍頻信號兩端產(chǎn)生 了嚴重的 端 點效 應 現(xiàn)象 。 結 論

3、 在 應 用 中 ， 點 效 應 是 必 須 解 決 的 問 題 之 端 特別是在短數(shù)據(jù)序列的分析中 ， 端點效應成為影響 該方法精度的主要 因素。本文在總結現(xiàn)有邊界處理方 一 ， 法 特點 的基 礎上 ， 結合 混沌 相 空 間重 構 理論 ， 出一種 提 基 于改進 型 指數(shù) 邊 界 延 拓 的 端點 效 應 處理 方法 。其 基 本 原 理 就 是 按 混 沌 動 力 學 過 程 ， 過 通 采樣點數(shù)× 。 圖 端點不作處理 的 時頻 圖 計算時間序列 的最大 指數(shù) ， 立混沌預測模 建 型來 預測 時 間序列 端點 的發(fā) 展 規(guī)律 ， 使 篩 分過 程 中不 會 因為 端 點

4、 原 因 而 污 染 內(nèi)部 數(shù) 據(jù) 。在 采 用 最 大 數(shù)法進 行 邊 界 延 拓 時 ， 對 數(shù) 指 針 指 預測 模 型所表 示 的平 均 發(fā)散 度 僅是 軌 道演 化 規(guī) 律 的一 個近似模型 ， 出采用局域 發(fā)散度代替最大 提 指數(shù)進行改進 。通過與現(xiàn)有典型邊界延拓方法的仿真 對 比表 明 ， 所提 方法 的包 絡線 優(yōu) 于 其它 方 法 ， 由于引 入 了 時間序列 混 沌 預 測 模 型 使 端 點處 的 延 拓更 合 理 ， 所 延拓數(shù)據(jù)更真實 ； 最后將所提方法應用在轉(zhuǎn)子油膜渦 圖 基 于鏡像邊 界延 拓方法的 時頻圖 動故障診斷中， 結果表 明該方法能更準確地提取轉(zhuǎn)子 油膜

5、渦動故障特征。 需 要指 出的是 ， 文 所 提 方 法 對 于 無 規(guī) 律具 有 混 本 沌特征 的非平穩(wěn)信號 ， 在減小 的端點效應方面相 圖 為用鏡 像延 拓 方 法 得 到 的 時 頻 圖 。從 對其它方法來說具有優(yōu) 勢， 由于算 法具有一定復雜 但 圖中可 以看出， 基于鏡像延拓方法 的 時頻 圖基本 性， 其在計算 時間上與神經(jīng) 網(wǎng)絡預測算法相 當。 振 動 與 沖 擊 年第 卷 端點 效應 是 算 法 中一 個非 常 棘手 的 問題 ， 這個 問 題沒 解決 好 ，算 法將 毫無用 武 之地 。 因此 ， 實 際 在 ， ） ， （ ： 楊建文 ， 民平希爾伯特 一黃譜 的端點效

6、應分 析及處理 賈 方法研究 振動工程學報 ， ， （ ）： ， ， 應用 中應視被分析信號的需要來權衡計算精度和計算 時間上 的利 弊進行 選擇 不 同的端點 效應解 決 方法 。 參 考 文 獻 ， （ ： ， ） ， ， ： ， ， 沈 路 ， 曉軍 ， 周 張志 剛， 變 換 中的一種 等 端點 延 拓 方 法 振 動 與 沖擊 ， ） ， （ ： ， ， ， ： 胡愛軍 ， 安連鎖 ， 貴基 廖 變換 端點 效應 處 理新方法 機械工程學報 ， （ ） ， ： ， ， ） （ ： 陳 忠， 鄭時雄 信號分析方法邊緣效應的分析 數(shù)據(jù)采集與處理 ， ： ， 劉慧婷 ， 張 曼， 程家興基

7、于多項式擬合算法 的 端 點 問題 的處理 計算機工程與應用 ， ， ） （ ： ， ， ， （ ） ： 程軍圣 ， 德介 ， 于 楊 宇 變換 端點效 應 問 題的探討 振動 與沖擊 ， （ ） ， ： 馬 輝 ， 李朝峰 ， 軒廣進 ， 等轉(zhuǎn)子 系統(tǒng)油膜失穩(wěn) 故障 的時 頻特 征 分 析 振 動 與 沖 擊 ， （ ） ， ： ， ， ， ， 一 曹沖鋒 ， 楊世錫 ， 楊將新一種 基于 瞬時能 量分 布特征 的 汽輪發(fā) 電機組 轉(zhuǎn) 子故 障 診 斷新 方 法 振 動 與 沖擊 ， （ ） ， ： （） ， ， ， （ 接第 上 頁 ） （ ）一 般 情況 下 ， 動 傳 感 器都 有 一

8、 定 的頻 響 誤 振 差 ， 高頻 時 響 應 幅值 的 誤 差 最 大 。但 本 文 考 慮 的主 在 要是中低頻 的信號 ， 故理論分析 ， 此頻響誤差較小。 靠性分析 振動與沖擊， ， （） ： 樸明偉， 吉， 方 趙欽旭， 基于剛柔耦合仿真的集裝箱 等 車體振動疲勞分析 振動與沖 ， （） 一 擊， ： ， 結 論 上述研 究工 作 的意 義 在 于 ， 工 程 中那 些 復 雜 連 對 美國密 ， 。 接的結構件 進行 振聲 特 性仿 真 時， 中頻段 面 臨著 在 方 法計算 成 本過 大 且 不精 確 ， 方 法 限于 剛 而 。 。 。 。 。 。 ， 。 。 性體的模態(tài)稀疏

9、 ， 無法提供有效 的統(tǒng)計樣本 ， 仿真結果 不 準確 的困難 。 為此 ， 考慮 利 用 混 合 方 在 法進 行該類 問題 計 算 時 ， 要 獲 取 一 個 至 關 重 要 的參 需 周 平， 趙德有 基于有限 元法的 加筋板耦合損耗因子計 算 年用戶年會論文 李湘南 船舶機械設備聯(lián)接處非保守耦合損耗 因子的研 登 曼 ， ， 直 ， 接閫 和 皿 “ 、 ， 一 。 ： ： 。 。 的算法 計 方 耗 量 衡 程 到 復 結 在 頻 的合 利 能平 方得 了 雜 構 中段 耦 損 用 因子 。通 過 實 驗 驗 證 了該 方 法 的 準 確 性 。同 時 發(fā) 現(xiàn)， 這種 復 雜 結 構 的耦 合 損耗 因 子 在 頻 段 內(nèi)具 有 “ 共 ， （ ） ， 振” 特性 ， 結構的耦合損