論文開題：基于雙譜盒維數(shù)的減壓閥故障診斷

大學本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
學院：機電工程及自動化學院　　　　　　　　　　　　　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?shù)孛枋鰪碗s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，在包絡分析的基礎上，通過估計包絡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
（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)間的對應關系


4、擬解決的關鍵問題：
（1）信號的預處理
（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，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)之前必須預處理，預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處理。
（3）對濾波后的信號計算其雙譜
應用實驗中采集并預處理的振動信號，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)、雙譜圖間的對應關系
步驟：
（1）了解減壓閥工作原理和結(jié)構，設計減壓閥常見故障形式進行實驗
（2）進行信號預處理
（3）通過MATLAB程序求出自回歸雙譜圖
（4）對預處理之后的各組數(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)及雙譜圖間的對應關系，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應用于機械裝置故障診斷的相關知識；

2012.03.02-2012.03.31，設計實驗系統(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》）