自适应特征尺度分解方法及其在旋转机械故障诊断中的应用

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1、学校代号10532学号B11020046分类号TH165.3密级公开博士学位论文自适应特征尺度分解方法及其在旋转机械故障诊断中的应用学位申请人姓名吴占涛培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称张桂香教授程军圣教授学科专业机械工程研究方向机电设备状态监测与故障诊断论文提交日期2015年6月18日学校代号：10532学号：B11020046密级：公开湖南大学博士学位论文自适应特征尺度分解方法及其在旋转机械故障诊断中的应用（国家自然基金资助项目项目号：51075131）学位申请人姓名：吴占涛导师姓名及职称：张桂香教授程军圣教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工

2、程论文提交日期：2015年6月18日论文答辩日期：2015年9月25日答辩委员会主席：于德介教授ResearchonAdaptiveCharacteristic-scaleDecompositionandItsApplicationtoRotatingMachineryFaultDiagnosisbyWUZhantaoB.E.(HunanUniversity)2005M.S.(HunanUniversity)2008AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofD

3、octorofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZHANGGuixiangandProfessorCHENGJunshengSeptember,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。献的个人和集体，均已在文中明确方式标明

4、本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名日期：兴月３日ｆｒ年八学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文レ被查阅和借阅。本人授权湖南大学可ッ将本学位论文的全部或部分内容编、入有关数据库进行检索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、。保密□，在年解密后适用本授权书２、不保密ｔｓｌ。（请在Ｗ上相应方框内打成＾＾＇。作者签多》日期：＞９了年／月方日导师签名：日期：

5、年月日。心ｆ；？哪ｒＪＩ自适应特征尺度分解方法及其在旋转机械故障诊断中的应用摘要旋转机械故障诊断技术的研究有着重要的意义，其关键在于故障特征信息的提取。然而，旋转机械的振动信号大都是非平稳信号。因此，采用合适的信号分析方法从复杂的振动信号中提取状态特征信息一直是研究的重点和热点。作为目前被公认的有效非平稳信号分析与处理手段，时频分析方法在旋转机械故障诊断领域得到了广泛应用。近年来，小波分析（WaveletAnalysis,WA）、经验模态分解（EmpiricalModeDecomposition,EMD）、局部均值分解（LocalMeanDecom

6、position,LMD）等时频分析方法由于适合处理复杂的振动信号，均已被应用到旋转机械故障诊断领域，并取得了许多有益的研究成果。但是，这些方法都具有一定的局限性。局部特征尺度分解（LocalCharacteristic-scaleDecomposition,LCD）是最近提出的一种自适应时频分析方法。该方法在定义瞬时频率具有物理意义的单分量信号—内禀尺度分量（IntrinsicScaleComponent,ISC）基础上，通过提取数据本身的特征尺度参数，可自适应地将复杂信号分解为若干个ISC分量之和。相对EMD和LMD等方法，LCD方法在分解速度、抑制端点效应和

7、模态混叠等方面具有一定优势。但LCD在均值曲线定义方面还存在一些不足，同时也存在模态混叠等问题，其理论也仍需进一步发展和完善。论文在国家自然科学基金项目（51075131）的资助下，对LCD方法的理论进行了进一步研究和完善，提出了一种新的自适应信号分解方法—自适应特征尺度分解（AdaptiveCharacteristic-scaleDecomposition,ACD），并将ACD方法应用于旋转机械故障诊断。论文主要研究工作和创新点如下：（1）对LCD均值曲线进行了改进。①LCD均值曲线的插值点是由连接两相邻同类极值点的连线计算产生，插值点的属性主要由相邻两同类极值

8、点的属性决