基于局部投影算法的齒輪故障聲信號(hào)特征提取

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1、R3D&S!T3*機(jī)械研究與應(yīng)用第&S卷!第*期!!!!!!!!!!!!!!!)$$*H&)UVW+,TGW,0XVYV,XW+Z,((0GW,’G[T)$$*年&)月!基于局部投影算法的齒輪故障聲信號(hào)特征提取呂!勇，李友榮，王志剛（武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院，湖北武漢!"#$$%&）摘!要：局部投影算法采用延時(shí)坐標(biāo)將時(shí)間序列進(jìn)行相重構(gòu)，在高維的相空間上采用局部投影的方法將相空間分解成正交的子空間，通過子空間中吸引子特性的不同來分離時(shí)序中的背景信號(hào)和弱特征信號(hào)分量。提出將局部投影算法用于設(shè)備故障聲信號(hào)的降噪

2、，通過齒輪故障信號(hào)的特征提取實(shí)驗(yàn)證實(shí)該方法用于識(shí)別設(shè)備故障的有效性。關(guān)鍵詞：局部投影；齒輪；故障診斷中圖分類號(hào)：’()$*，’+&##!!!!!!文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：,!!!!!!文章編號(hào)：&$$-.""&"（)$$*）$*.$$/).$)!"#$%#&’()*#+,-.*.#/-&.(*/.*+,#’%"#(&$"#0.($#/(0#.")-,’-/#’1$-2"/(*3",-*."$")&/(*-,01!2345，06237.8345，9:45;<6.5:45（!"##$%$"&’$()*+,(*#$+%,+$

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5、4:D3M5>:8K6ABA<:AA<>:D5386A<=<:?:4>N@>DD>4A1:D6B:A634346B>4A6ME645=:@<64>8EM:7DA?654:D?F5"67-$).：D3@:DC83I>@A61>=>A<3B；5>:8；M:7DAB6:543?6?+!!齒輪傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中最常見的傳動(dòng)方式，齒輪異常又這個(gè)線性等式僅在局部有效，方向矩陣4和質(zhì)心"+取決于是誘發(fā)機(jī)器產(chǎn)生其它故障的重要因素，因此齒輪故障診斷在相點(diǎn)在相空間中的位置。設(shè)備故障診斷領(lǐng)域中占重要

6、的地位。齒輪承受載荷時(shí)，如同由于通常不知道系統(tǒng)的準(zhǔn)確維數(shù)，進(jìn)行相空間重構(gòu)時(shí)往懸臂梁，其根部受到脈沖循環(huán)的彎曲應(yīng)力作用。當(dāng)這種周期往取較大的維數(shù)’作為嵌入維數(shù)。當(dāng)進(jìn)行’維相空間重構(gòu)性應(yīng)力超過齒輪材料的彎曲疲勞極限時(shí)，將在根部產(chǎn)生裂紋，時(shí)系統(tǒng)流形的實(shí)際維數(shù)為低維空間’$。這種情況下，可找出并逐步擴(kuò)展，當(dāng)剩余部分無法承受外載荷時(shí)就會(huì)產(chǎn)生斷齒。=

7、7+的零子空筆者將非線性時(shí)間序列通過相重構(gòu)，在高維的相空間上間。因?yàn)闊o噪吸引子不會(huì)延伸到該空間，那么在該空間所對(duì)利用局部投影算法將背景信號(hào)，特征信號(hào)和噪聲分解到不同的子空間上，利用子空間的重構(gòu)，分離出背景信號(hào)，特征信號(hào)，應(yīng)的矢量"+必然由噪聲引起，局部投影算法的主要原理就是同時(shí)抑制時(shí)間序列中的隨機(jī)噪聲分量，采用該算法，對(duì)齒輪的識(shí)別這個(gè)零子空間，然后找出與其對(duì)應(yīng)的"+。故障聲信號(hào)進(jìn)行降噪，獲取齒輪的明顯故障特征。假設(shè)零子空間是<維的，現(xiàn)在只需找出<個(gè)正交的矢量==89局部投影算法基本原理4，且滿足吸引子局部投

8、影到這些矢量的值為最小，4投影到<對(duì)于任一時(shí)間序列｛7,｝（,.8）可重構(gòu)一個(gè)’維的相空零子空間的矢量為：%4=·［4=·:（"."）］，也就是選擇合++=P&間，該時(shí)間序列重構(gòu)后的相空間可表示為9+P（7+.（’.&）!，<===)=7+.（’.)）!，?，7+），其中9+為第+個(gè)相點(diǎn)，表示’維相空間的適的4使%{%4·［4·:（"+."+）］}最小。而4是正0.$+=P&一個(gè)態(tài)。’為嵌入維的維數(shù)，!為延滯時(shí)間