EMD分解与PCA融合的转子故障特征提取方法研究

1、兰州理工大学兰州理工大学EMD分解与分解与PCA融合的转融合的转子故障特征提取方法研究子故障特征提取方法研究 2012.1.5兰州理工大学兰州理工大学报告内容报告内容研究目标、内容和关键性问题研究目标、内容和关键性问题2研究方法、路线及其实验方案研究方法、路线及其实验方案34相关工作积累相关工作积累5课题意义课题意义1兰州理工大学兰州理工大学课题意义课题意义v大型旋转机械状态监测与故障诊断的研究对大型旋转机械状态监测与故障诊断的研究对于避免巨额的经济损失和灾难性事故的发生于避免巨额的经济损失和灾难性事故的发生具有重要意义。具有重要意义。 v故障特征提取是限制故障诊断技术发展的瓶故障特征提取是限

2、制故障诊断技术发展的瓶颈问题，特征提取的完善和正确与否颈问题，特征提取的完善和正确与否,直接影直接影响到诊断是否成功和诊断结果的准确性。响到诊断是否成功和诊断结果的准确性。 兰州理工大学兰州理工大学课题意义课题意义v传统的频域分析技术在处理非线性、非平稳传统的频域分析技术在处理非线性、非平稳信号时有严格的限制，然而大部分真实的信信号时有严格的限制，然而大部分真实的信号都属于这个范畴。因此，时频分析技术是号都属于这个范畴。因此，时频分析技术是进行旋转机械故障特征提取的一个重要的方进行旋转机械故障特征提取的一个重要的方法法 v多通道信号采集，往往会导致特征提取的信多通道信号采集，往往会导致特征提取

3、的信息冗余息冗余, 特征维数扩张特征维数扩张,故障诊断的实时性和故障诊断的实时性和效率低下。因而效率低下。因而,有必要在进行故障模式分类有必要在进行故障模式分类前对高维数据进行有效压缩前对高维数据进行有效压缩 兰州理工大学兰州理工大学研究目标、内容和关键性问题研究目标、内容和关键性问题实现基于实现基于 EMD分解和分解和PCA特征压特征压缩的转子故缩的转子故障特征提取障特征提取算法算法 目标一目标一以以PCA优化优化后的特征向后的特征向量建立分类量建立分类器器 验证算法验证算法目标二目标二利用利用Matlab、LabVIEW实现特征提实现特征提取算法取算法 目标三目标三兰州理工大学兰州理工大学

4、研究内容研究内容v本课题以本课题以13通道双跨转子实验台上采集到的通道双跨转子实验台上采集到的振动信号为研究对象，针对整个故障诊断过振动信号为研究对象，针对整个故障诊断过程中的特征提取、特征降维算法开展研究。程中的特征提取、特征降维算法开展研究。兰州理工大学兰州理工大学 研究内容研究内容信号信号采集采集数据库数据库特征降维特征降维机械设备机械设备特征提取特征提取故障诊断故障诊断维护建议维护建议数据分类数据分类兰州理工大学兰州理工大学拟解决关键性问题拟解决关键性问题v 如何选择如何选择EMD分解的分解的IMF分量进行特征提分量进行特征提取；取；v 提取哪些包含足够故障信息的敏感特征进行提取哪些包

5、含足够故障信息的敏感特征进行特征压缩与融合；特征压缩与融合；v PCA的压缩维数的确定；的压缩维数的确定；v LabVIEW2011平台上算法的实现。平台上算法的实现。兰州理工大学兰州理工大学研究方法、路线及其实验方案研究方法、路线及其实验方案v提取正常、质量不平衡、动静碰摩、不对提取正常、质量不平衡、动静碰摩、不对 中及油膜涡动中及油膜涡动5种转子运行状态的振动信号种转子运行状态的振动信号 v运用运用EMD方法分解信号方法分解信号v提取主要分量的相关敏感特征，构建故障提取主要分量的相关敏感特征，构建故障 特征集特征集v运用主元分析方法对故障特征集进行数据运用主元分析方法对故障特征集进行数据

6、压缩与降维压缩与降维 v测试该方法的有效性测试该方法的有效性 1.研究方法研究方法兰州理工大学兰州理工大学技术路线技术路线兰州理工大学兰州理工大学实验方案实验方案故障类型故障类型转速转速(r/min)备注备注正常状态正常状态90045001. 测定一阶临界转速；测定一阶临界转速；2. 模拟模拟5种转子系统运行种转子系统运行状态；状态；3. 转速从转速从900开始取，每开始取，每次增加次增加200，到，到4500结束实验；结束实验；4. 临界转速附近以临界转速附近以600冲冲过，且连续采集该过程过，且连续采集该过程数据。数据。 油膜涡动油膜涡动9004500质量不平衡质量不平衡9004500转子不对中转子不对中9004500动静碰摩动静碰摩9004500兰州理工大学兰州理工大学课题创新性课题创新性EMD与与PCA结合的方法在转子结合的方法在转子故障特征提取中的应用故障特征提取中的应用 故障特征敏感度分析之后，对故障特征敏感度分析之后，对敏感特征进一步压缩与降维敏感特征进一步压缩与降维 基于基于LabVIEW的的EMD特征提特征提取和取和PCA数据融合算法在双跨数据融合算法在双跨转子实验台中的应用转子实验台中的应用 兰州理工大学兰州理工大学相关工作积累相关工作积累兰州理工大学兰州理工大