基于局域波和混沌的转子系统早期故障诊断.pdf

第49卷第1期 大连理工大学学报 VOI．49。No．1 200 009 9年1月 ofDalian of Jan．2 Journal Technology University 基于局域波和混沌的转子系统早期故障诊断 王凤利¨2，赵德有2，匡二￡习3 (1．大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连116026I 2．大连理工大学船舶工程学院，辽宁大连 116024； 3．大连理工大学机械工程学院，辽宁大连 116024) 摘要：针对转子系统早期微弱故障诊断问题，提出了一种基于局域波分析和混沌相结合的 故障诊断新方法．分析了Duffing混沌振子的混沌运动，说明混沌振子的非平衡相交对微弱 信号的敏感性和对白噪声的免疫力．可以通过混沌振子由混沌运动到大周期运动的相变识别 微弱信号的特征频率成分．由于实际检测信号为多分量信号，若直接输入Duffing振子达不 到检测识别目的．为了消除其他成分的干扰，利用局域波分解．任何复杂的信号都可以分解为 有限的并且具有不同的基本模式分量．每个分量是单一成分信号。实现了信噪分离．将局域波 分量输入所设计的混沌振子，通过混沌振子系统行为由混沌状态变为大周期运动状态．表明 检测信号中含有特征成分．实现了利用混沌振子对低信噪比微弱信号的检测识另4．对转子系 统早期不对中故障信号进行检测结果证明了方法的有效性． 关键词：局域波法；混沌；微弱故障；转子系统 中图分类号：TP306文献标志码：A O 引 言 局域波法能够将振动响应信号做自适应的、 不需预先确定基函数的分解，从而简化了系统特 转子系统在运行状态下实测信号的频率成分 征信息间的干涉或耦合，通过局域波分解得到的 比较复杂．由于在现场受干扰下采集振动信号时 分量是单一成分信号，将分解得到的局域波分量 混有的噪声信号是宽频带的随机噪声，振动信号 输入混沌振子进行检测，可以准确识别信号中是 中含有能量较大的、与转速有关的背景信号，在转 否含有故障特征成分，使得利用混沌振子对低信 子系统的故障早期故障特征信号由于微弱，通常 噪比的微弱信号检测更具可行性． 被其他能量相对较大的频率成分和噪声淹没，能 否正确分析振动信号并提取故障特征直接关系到 1 基本原理 故障诊断的准确性和早期预报的可靠性． 混沌理论应用于工程系统中的信息处理受到 1．1 Duffing振予的混沌特性及微弱信号的检测 广大学者的极大关注．由于混沌运动系统对参数 的变化比较敏感，混沌系统的非平衡相变对小信 性恢复力的强迫振动系统，其表达式为 (1) 号的敏感性以及对噪声具有免疫力，使其在微弱 圣-4-c孟一z+z3=fcos以 信号的检测中具有非常重要的作用n’2]．然而当 式中：c为阻尼系数，fcos以为周期策动力． 待检测