改进阈值函数的转子系统振动信号降噪-国家自然科学基金.doc

改进阈值函数的转子系统振动信号降噪 研究 加力康，王勤贤，杨兆建，任芳 (太原理工大学电气与动力工程学院，山西 太原 030024) 摘 要：针对传统阈值处理函数在小波降噪中的不足，在硬阈值、软阈值处理函数的基础上，构造了一种改进的阈值处理函数，并介绍了该函数的降噪原理。基于MATLAB平台，用改进阈值处理函数分别对三种不同类型的仿真信号进行了降噪处理，通过信噪比、均方误差2个衡量指标，研究不同动态参数对三种类型信号降噪效果的影响；并根据实测转子系统振动信号的特点，选择适当的动态参数，将该函数应用到振动信号的降噪中。结果表明：改进阈值函数能够根据信号的不同类型，调节动态参数，优化阈值的处理，能很好地实现转子系统振动信号的降噪。 关键词：转子系统；振动信号；阈值处理函数；动态参数；降噪 Denoising of Rotor Vibration Signals Based on Improved Threshold Function JIA Li-kang，W Qin-xian，Yhao-jian (College of Electric and Power Engineering，Taiyuan University of Technology，Shanxi Taiyuan，030024, China) Abstract :Aiming at the deficiency of the traditional threshold processing function in wavelet denoising, a new improved function was proposed based on soft threshold and hard threshold function and the principle of the function was introduced. Firstly, three types of simulated signals were denoised by the improved threshold function in MATLAB,and then,the effect of denoising was compared by the ratio of signal to noise and mean square error when different dynamic parameters were selected. Finally, the improved function with appropriate dynamic parameters was used to denoise based on the characteristic of rotor vibration signal.The results show that based on the difference of signals, the improved threshold function can optimize the processing of threshold through adjusting the dynamic parameters and realize the denoising of the vibration signal of rotor system efficiently． Keywords: Rotor System；Vibration Signal；Threshold Function；Dynamic Parameters；Denoising 1 引言 旋转机械应用广泛。转子系统，作为旋转机械的核心部件，对其监测尤为重要。转子系统的振动信号，由于采集方便，而且能够很好地反映系统的运行状态，在实际中，广泛应用于转子系统的载荷识别、故障诊断等领域。但是在实际工况中，由于 基金项目：国家自然科学基金项目资助（编号 作者简介：加力康(1992-),男，山西临汾人，硕士研究生，研究方向为转子系统载荷识别，975790727@；王勤贤(通讯作者)（1958-）,女，山西太原人，副教授，硕士生导师，主要从事电力传动微机控制的研究，wangqinxian@；杨兆建(通讯作者)（1955-），男，河北保定人，教授，博士生导师，主要从事机械现代设计方法、机械CAD/CAE、机械设计工况监测与故障诊断、机械动力学和摩擦学等研究，yangzhaojian@. 环境、线路等因素的影响，在振动信号中，往往伴随有随机噪声信号，这将影响到后续各种算法的有效性，进而影响到载荷识别、故障诊断的准确性。Donoho在小波阈值降噪中，首次提出了硬、软阈 值的处理方法[1]