論文開題：基于雙譜盒維數(shù)的減壓閥故障診斷

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
學(xué)院：機(jī)電工程及自動化學(xué)院　　　　　　　　　　　　　專業(yè)班級：　08機(jī)電2班　

課題名稱 基于雙譜盒維數(shù)的減壓閥故障診斷

1、本課題的的研究目的和意義：
液壓系統(tǒng)的故障是指能影響液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素，因此，需要對液壓系統(tǒng)進(jìn)行定期維護(hù)和故障檢測，以保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行。在液壓系統(tǒng)故障診斷方法中，由于系統(tǒng)故障時(shí)所測得的信號大多是非平穩(wěn)和非高斯分布的信號，傳統(tǒng)的振動時(shí)域特征值方法沒有考慮液壓系統(tǒng)的這些非線性因素，因而難以適當(dāng)?shù)孛枋鰪?fù)雜液壓系統(tǒng)的狀態(tài)。
而基于高階累積量的AR雙譜和盒維數(shù)分形分析方法都能對復(fù)雜的非線性的系統(tǒng)進(jìn)行描述。AR雙譜能夠很好地處理非高斯信號，還能夠判別系統(tǒng)是否含有非線性以及非線性的程度。它不同于傳統(tǒng)的信號處理方法，它彌補(bǔ)了功率譜的不足，利用高階譜對故障信息的靈敏性可以監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)其故障診斷與識別。由于高斯分布的隨機(jī)變量的高階累積量恒等于0，因此，在加性高斯色噪聲下，高階累積量和高階譜可以抑制噪聲的影響，
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R．W．等利用高階譜特征來檢測加工刀具的磨損情況。Murray A．和Penman J．對感應(yīng)電機(jī)的振動信號進(jìn)行雙譜分析，提取故障特征信息。Miguel Delgado Prieto和Antonio Garcia Espinosa等利用盒維數(shù)進(jìn)行
永磁同步電機(jī)的退磁故障診斷。
國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
在國內(nèi)，高階譜在機(jī)械故障診斷中的研究尚不多見。張桂才等以齒輪為對象，在包絡(luò)分析的基礎(chǔ)上，通過估計(jì)包絡(luò)信號的零滯后高階譜統(tǒng)計(jì)量，成功地將齒輪正常、裂紋和斷齒信號進(jìn)行了分離，效果十分顯著；楊江天等在雙譜的應(yīng)用上也做了有益的嘗試，發(fā)現(xiàn)對于不同的轉(zhuǎn)子故障，雙相干譜存在明顯的差異。劉希亮等在小包分解的基礎(chǔ)上采用分形盒維數(shù)的方法分析齒輪泵的故障診斷信號。樊福梅等采用分形盒維數(shù)方法進(jìn)行了不同故障試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分形盒維數(shù)研究計(jì)算，以來分析汽輪機(jī)故障診斷。然而將高階譜和盒維數(shù)應(yīng)用到減速閥的故障診斷中卻很少見，筆者嘗試將兩種分析方法結(jié)合起來對減速閥進(jìn)行故障診斷。


3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
（1）減壓閥工作原理和結(jié)構(gòu)
（2）信號的分析，如濾波等處理
（3）信號雙譜和譜盒維數(shù)的計(jì)算

對比不同故障狀態(tài)以及正常狀態(tài)的盒維數(shù)，得出故障類型與盒維數(shù)間的對應(yīng)關(guān)系


4、擬解決的關(guān)鍵問題：
（1）信號的預(yù)處理
（2）MATLAB編程求解信號雙譜圖，AR模型的建立
（3）信號盒維數(shù)的求解計(jì)算



5、研究思路、方法和步驟：
思路和方法
（1）了解減壓閥工作原理和結(jié)構(gòu)，在液壓試驗(yàn)臺（液壓傳動課程試驗(yàn)的試驗(yàn)臺）對減壓閥進(jìn)行故障試驗(yàn)，設(shè)置幾種故障模式和正常狀態(tài)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)使用位移傳感器拾取減壓閥閥體的振動信號，該信號即蘊(yùn)含閥門的狀態(tài)信息
（2）對拾取的信號進(jìn)行分析
在實(shí)驗(yàn)過程中，由于各種干擾的存在，使得測試系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)偏離真實(shí)值出現(xiàn)線性項(xiàng)或緩慢變化的、周期大于記錄長度的成分。這種趨勢項(xiàng)的存在會使時(shí)域中的相關(guān)分析和頻率域中的功率譜分析產(chǎn)生較大的誤差, 甚至使低頻譜完全失去真實(shí)性，所以分析數(shù)據(jù)之前必須預(yù)處理，預(yù)處理即是將測試中采集到的數(shù)據(jù)盡可能真實(shí)地還原成實(shí)際狀況的數(shù)據(jù)，可采用小波濾波、中數(shù)法消除趨勢項(xiàng)或者五點(diǎn)滑動平均法的低頻信號進(jìn)行預(yù)處理。
（3）對濾波后的信號計(jì)算其雙譜
應(yīng)用實(shí)驗(yàn)中采集并預(yù)處理的振動信號，建立振動信號的時(shí)間序列模型AR模型，計(jì)算其三階累積量譜即雙譜。
（4）計(jì)算雙譜圖的盒維數(shù)
實(shí)驗(yàn)中采集到的是一些離散的振動信號，盒維數(shù)作為分形維的一中，計(jì)算它的大小及變化可以反映信號的不規(guī)則度和復(fù)雜度。離散信號的盒維數(shù)算法用近似的方法得到。通過最終得到的線性回歸模型直線的斜率獲得盒維數(shù)。
（5）對比不同故障狀態(tài)以及正常狀態(tài)的盒維數(shù)及雙譜圖，得出故障類型與盒維數(shù)、雙譜圖間的對應(yīng)關(guān)系
步驟：
（1）了解減壓閥工作原理和結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)減壓閥常見故障形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
（2）進(jìn)行信號預(yù)處理
（3）通過MATLAB程序求出自回歸雙譜圖
（4）對預(yù)處理之后的各組數(shù)據(jù)采用MATLAB分別求出分形盒維數(shù)
（5）分析已求出的雙譜圖和分形盒維數(shù)，得出故障類型和盒維數(shù)及雙譜圖間的對應(yīng)關(guān)系，并得出此次試驗(yàn)的結(jié)論。

6、本課題的進(jìn)度安排：
2012.02.12-2012.03.01，查閱資料，了解故障診斷及分形技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械裝置故障診斷的相關(guān)知識；

2012.03.02-2012.03.31，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)處理方法等；

2012.04.01-2012.04.30，實(shí)驗(yàn)，處理數(shù)據(jù)；

2012.05.01-2012.05.31，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫論文；

2012. ……（未完，全文共3946字，當(dāng)前僅顯示1993字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：基于雙譜盒維數(shù)的減壓閥故障診斷》）