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)開題報告
學(xué)院：機電工程及自動化學(xué)院　　　　　　　　　　　　　專業(yè)班級：　08機電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)正常運行的因素，因此，需要對液壓系統(tǒng)進行定期維護和故障檢測，以保障生產(chǎn)的順利進行。在液壓系統(tǒng)故障診斷方法中，由于系統(tǒng)故障時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)備的運行狀態(tài)，實現(xiàn)其故障診斷與識別。由于高斯分布的隨機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)電機的振動信號進行雙譜分析，提取故障特征信息。Miguel Delgado Prieto和Antonio Garcia Espinosa等利用盒維數(shù)進行
永磁同步電機的退磁故障診斷。
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，通過估計包絡(luò)信號的零滯后高階譜統(tǒng)計量，成功地將齒輪正常、裂紋和斷齒信號進行了分離，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)方法進行了不同故障試驗數(shù)據(jù)的分形盒維數(shù)研究計算，以來分析汽輪機故障診斷。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)，在液壓試驗臺（液壓傳動課程試驗的試驗臺）對減壓閥進行故障試驗，設(shè)置幾種故障模式和正常狀態(tài)，系統(tǒng)運行時使用位移傳感器拾取減壓閥閥體的振動信號，該信號即蘊含閥門的狀態(tài)信息
（2）對拾取的信號進行分析
在實驗過程中，由于各種干擾的存在，使得測試系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)偏離真實值出現(xiàn)線性項或緩慢變化的、周期大于記錄長度的成分。這種趨勢項的存在會使時域中的相關(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)盡可能真實地還原成實際狀況的數(shù)據(jù)，可采用小波濾波、中數(shù)法消除趨勢項或者五點滑動平均法的低頻信號進行預(yù)處理。
（3）對濾波后的信號計算其雙譜
應(yīng)用實驗中采集并預(yù)處理的振動信號，建立振動信號的時間序列模型AR模型，計算其三階累積量譜即雙譜。
（4）計算雙譜圖的盒維數(shù)
實驗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)計減壓閥常見故障形式進行實驗
（2）進行信號預(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，并得出此次試驗的結(jié)論。

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

2012.03.02-2012.03.31，設(shè)計實驗系統(tǒng)和實驗方法、數(shù)據(jù)處理方法等；

2012.04.01-2012.04.30，實驗，處理數(shù)據(jù)；

2012.05.01-2012.05.31，總結(jié)實驗結(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》）