经验模态分解结合神经元网络在轴承故障诊断中的研究与应用

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1、浙江大学硕士学位论文摘要摘要滚动轴承是工业生产领域中使用最普遍、最为关键，同时也是最容易损坏的机械零部件之一。许多旋转机械的故障都与滚动轴承的状态有关，轴承的好坏对机器工作状况的影响极大，所以对轴承进行状态检测与故障诊断是十分有必要的。本文通过大量的文献资料阅读，在对轴承振动检测以及故障诊断技术的发展、现状和趋势有一个比较全面了解的基础上，详细分析了共振解调法的原理，并提出了利用谱线增强器消除信号噪音，提高故障谱线清晰度的技术手段。针对轴承信号是非平稳信号的特点，本文引入了一种分析非线性、非平稳信号的有力工具——经验模态分解(EMD)，相比较传统的共振解调法，该方法可

2、以更准确地获取故障信息。接下来使用EMD获取的故障信息，结合神经元网络的强大的模式分类能力，通过大量的实验，获得了采样点数与检测精度之间的关系。最后结合多种特征值，有效地提高了神经网络对各类故障的辨别能力。关键词：轴承检测，共振解调，谱线增强器，经验模态分解，神经网络浙江大学硕士学位论文AbstractRollerbearingsareoneofmostusedandimportantmechanicalpartsinindustrialproduction，andarevulnerabletodamage．Manyfaultsofrotatingmechanisma

3、rerelatedtothestateofrollerbearings．Theperformanceofrollerbearingsdirectlyaffectstheperformanceofthewholemachine．Thus，developingstatetestingandfaultdiagnosissystemofrollerbearingsisverynecessary·Basedonwidelyreadingofreferencesandunderstandingofbearingvibrationtesttechnologyandbearingfa

4、ultanalysistheory，thisthesisanalyzestheresonancedemodulationmethodindetailandputsforwardtheadaptivelinearenhancer(ALE)whichcandecreasethenoiseandimprovethespectrumofthebearingsignals．Consideringthebearingsignalsarenon-stationary，thisthesisintroducesapowerfultoolforanalyzingthenon·linear

5、andthenon—stationarysignalswhichiscalledempiricalmodedecomposition(EMD)Comparedwiththetraditionalresonancedemodulationmethod，EMDcanexactlylocatethesourceoffault．Throughalargenumberofexperimentations，therelationbetweensamplingnumberanddistinguishingaccuracyisobtained．Finallytheneuralnetw

6、orkisimprovedtodistinguishdifferentfaultsbyusingmanykindsofeigenvalues．Keywords：bearingsdiagnosis，resonancedemodulation，ALE，EMD，neuralnetwork¨浙江大学硕士学位论文绪论1．1引’言第一章绪论1．1．1故障诊断技术的目的和任务随着现代科学技术的快速发展，机械设备的复杂程度越来越高，自动化水平也越来越高，传统的手工作业基本上已被机器作业所替代。机器设备在现代工业生产中的作用越来越大，以致于出现任何微小的事故，都有可能造成重大的经济损失

7、甚至灾难性的人员伤亡，给人们和社会带来重大的影响。2004年4月22日，朝鲜平安北道龙川郡发生火车爆炸事故，一列装有硝酸铵的列车和一列装有燃油的列车相撞，造成160多人死亡，其中包括76名小学生，另外有1300多人受伤。酿起这起惨剧的原因仅仅是因为火车调度系统发生了机械故障，如果故障能够早一点发现，这场悲剧完全可以避免。机器设备带给人民危害的同时也给人们赖以居住的地球环境带来了灾难。1986年4月26日凌晨，前苏联的乌克兰共和国切尔诺贝利核能发电厂发生了严重的泄漏和爆炸事故。事故导致31人当场死亡，上万人由于放射性物质的远期影响而致命，至今仍有被放射