故障诊断中的多重分形分析.pdf

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1、试验研究现代制造工程2010年第7期故障诊断中的多重分形分析‘王炳成1，任朝晖2，侯荣涛3(1深圳大学，深圳518060；2东北大学，沈阳110004；3南京信息工程大学，南京210044)摘要：建立了模拟实际故障的实验装置，采集了碰摩故障、油膜振荡及碰摩和油膜振荡相互作用的耦合故障振动信号。运用多重分形理论，对实测故障信号计算出多重分形广义维数，重点讨论广义分形维数谱和奇异谱，并提出广义维数谱能和奇异谱能的概念，并以两谱能作为特征量，实现对故障特征的提取与识别。研究表明：将广义维数谱能和奇异谱能结合使用，有利于分析识别故障信号，增强可靠

2、性。该研究为复杂旋转机械故障诊断提供了一种识别方法。关键词：多重分形；广义维数谱能；奇异谱能；故障诊断中图分类号：THl6文献标识码：A文章编号：1671--3133(20lO)cr7—000l—05Multi-fractalanalysisonfaultdiagnosesWANGBing—chen91，RENZhao·hui2，HOURong—ta03(1ShenzhenUniversity，Shenzhen518060，China；2NortheastUniversity，Shengyang110004，China；3NanjingU

3、niversityofInformationScience&Technology，Nanjing210044，China)Abstract：Theexperimentalequipmentisestablishedandthefaultvibrationsis,mha咒collectedwhicharetherub-impactfault．oil0sciuatiIlgandrubandoil僦illatiIlginteractioncouplingfaultusingmulti-fraetaltheory，generalfractaldi

4、mensionoffaultsig-rialsiscalculated，andgeneraldimensionspectrumandsi,cularspectrum8lediscusseddeeply．Hencegeneraldimension睨1e犍甲spectrumsin罢叫arenergyspectrumisdefined，andtwoenergySpecilllIIISa陀usedascharacteristicquantitytoactualizethefeatureextractionandrecognition．Studys

5、howsthatfaultsignalsareidentifyeffectivelyandenhancerobustnesswithgeneraldimensionenergyspectrumandsingularenergyspectrumusedtogether．Itprovidedanidentifcafionmethodforthecomplexrotatingmachin—eryfaultdiagnosis．Keywords：multi-fractal；generaldimensionenergyspecman；singular

6、energyspectrum；faultdiagnosis0引言设备状态监测和机械故障诊断是识别设备运行状态或分析机械故障种类的技术，即是一种了解和掌握设备工作状态、确定其整体或局部工作是否正常、早期发现机器设备故障及产生的原因并预报发展趋势的一门技术¨J。它包括信号检测、特征提取和诊断识别等步骤，其中故障特征信息的提取对故障诊断是非常重要的环节。不同故障具有不同征兆及表现形式。正确地提取振动特征，才能为正确区分旋转机械系统运行状态和判断故障类型提供有利的支撑。作为非线性科学重要分支之一的分形理论，以在结构上具有标度不变的事物作为研究对象

7、，并以研究对象自仿射特性来表征非线性系统的行为特征。分形维数作为定量地描述混沌吸引子奇异性的参数之·国家自然科学基金项目(50875175，50975044)一，它被作为表征非线性系统行为的数字特征L2J，并用于旋转机械故障的研究，在特征识别方面已取得一些进展。本文将多重分形理论应用于旋转机械故障振动特征分析的研究，并应用广义分形维数计算出碰摩故障、油膜振荡及碰摩和油膜振荡相互作用耦合故障的分形维数，根据广义分形维数谱和奇异谱线提出广义维数谱能和奇异谱能的定义，并以两谱能为特征参量，找出不同故障所对应的广义维数谱能，实现了故障信号的特征提

8、取和识别，本文的研究为复杂旋转机械故障诊断提供一种识别方法。1实验方案与实测故障信号在单跨转子系统中模拟碰摩故障、油膜振荡及碰摩和油膜振荡相互作用的耦合故障。实验台结构尺现代制造工程2010年