本書詳細闡述了第一代小波、第二代小波以及復解析小波等小波理論及這些理論衍生出來的故障診斷方法，介紹了這些方法在實際故障診斷中套用現狀及出現的問題，分析了這些問題出現的深層次原因。
基本介紹
- 中文名：機械故障非平穩特徵提取方法及其套用
- 類型：科技
- 出版日期：2014年6月30日
- 開本：16
- 品牌：國防工業出版社
- 作者：田福慶 羅榮
- 出版社：國防工業出版社
- 頁數：285頁
- ISBN：9787118095166
內容簡介,目錄,
內容簡介
本書針對武器裝備機械傳動系統故障診斷問題，圍繞非平穩背景下的故障特徵提取技術，有的放矢地展開詳細理論與套用研究，重點解決非平穩背景下武器裝備微弱故障特徵提取難題。本書詳細闡述了第一代小波、第二代小波以及復解析小波等小波理論及這些理論衍生出來的故障診斷方法，介紹了這些方法在實際故障診斷中的套用現狀及出現的問題，分析了這些問題出現的深層次原因。本書立足於非平穩特徵提取的客觀需要，對上述方法自身加以改進，力圖克服這些方法在實際故障診斷中出現的問題，使之更加適合非平穩背景下的故障特徵提取。本書通過大量數字仿真實驗、實驗信號分析以及工程套用案例，對本書的研究成果進行了驗證與說明。本書可供在機械、能源、武器裝備等行業中從事機械設備狀態監測、故障診斷的科技人員使用，也可作為高等院校機械工程、能源動力和信號處理等學科中從事與本領域研究相關的教師和研究生的參考用書。
目錄
第1章緒論1
1.1非平穩信號特徵提取方法研究現狀1
1.1.1短時傅立葉變換2
1.1.2二次型時頻分布2
1.1.3循環平穩信號分析3
1.1.4經驗模式分解3
1.2小波變換髮展歷史及其在非平穩故障特徵提取中的研究現狀4
1.2.1小波變換髮展歷史5
1.2.2小波變換在非平穩故障特徵提取中的研究現狀6
第2章滾動軸承與齒輪振動機理與故障特徵分析8
2.1引言8
2.2滾動軸承振動機理與故障特徵分析8
2.2.1滾動軸承典型結構與相關頻率計算8
2.2.2滾動軸承振動機理及類型10
2.2.3滾動軸承故障振動數學模型11
2.2.4滾動軸承故障振動信號特性分析12
2.2.5滾動軸承損傷故障的包絡譜特徵13
2.3齒輪振動機理與故障特徵分析14
2.3.1齒輪系統振動產生機理14
2.3.2齒輪振動基本參數15
2.3.3齒輪動力學簡要分析16
2.3.4齒輪故障振動模型與振動信號的調製17
2.3.5齒輪故障的包絡譜特徵19
2.4試驗裝置簡介19
第3章卷積小波變換及其在非平穩特徵提取中套用21
3.1引言21
3.2連續小波變換基本理論22
3.2.1連續小波變換內積型定義22
3.2.2連續小波變換卷積型定義24
3.2.3小波變換自適應時頻特性25
3.3內積型離散小波變換基本理論26
3.3.1離散小波變換定義及其重構26
3.3.2多解析度分析定義與二尺度方程29
3.3.3正交多解析度分析31
3.3.4內積型離散小波變換及其快速實現算法33
3.3.5內積型小波包變換及其快速實現算法37
3.4卷積型離散小波變換基本理論及其套用41
3.4.1卷積型離散小波變換及其快速算法43
1.1非平穩信號特徵提取方法研究現狀1
1.1.1短時傅立葉變換2
1.1.2二次型時頻分布2
1.1.3循環平穩信號分析3
1.1.4經驗模式分解3
1.2小波變換髮展歷史及其在非平穩故障特徵提取中的研究現狀4
1.2.1小波變換髮展歷史5
1.2.2小波變換在非平穩故障特徵提取中的研究現狀6
第2章滾動軸承與齒輪振動機理與故障特徵分析8
2.1引言8
2.2滾動軸承振動機理與故障特徵分析8
2.2.1滾動軸承典型結構與相關頻率計算8
2.2.2滾動軸承振動機理及類型10
2.2.3滾動軸承故障振動數學模型11
2.2.4滾動軸承故障振動信號特性分析12
2.2.5滾動軸承損傷故障的包絡譜特徵13
2.3齒輪振動機理與故障特徵分析14
2.3.1齒輪系統振動產生機理14
2.3.2齒輪振動基本參數15
2.3.3齒輪動力學簡要分析16
2.3.4齒輪故障振動模型與振動信號的調製17
2.3.5齒輪故障的包絡譜特徵19
2.4試驗裝置簡介19
第3章卷積小波變換及其在非平穩特徵提取中套用21
3.1引言21
3.2連續小波變換基本理論22
3.2.1連續小波變換內積型定義22
3.2.2連續小波變換卷積型定義24
3.2.3小波變換自適應時頻特性25
3.3內積型離散小波變換基本理論26
3.3.1離散小波變換定義及其重構26
3.3.2多解析度分析定義與二尺度方程29
3.3.3正交多解析度分析31
3.3.4內積型離散小波變換及其快速實現算法33
3.3.5內積型小波包變換及其快速實現算法37
3.4卷積型離散小波變換基本理論及其套用41
3.4.1卷積型離散小波變換及其快速算法43
3.4.2卷積型離散小波變換頻率視窗特性與無顯式小波幅頻回響計算47
3.4.3零相位卷積型離散小波變換分解算法50
3.4.4仿真信號分解效果比較52
3.4.5實際故障信號分解效果比較61
3.5卷積型小波包變換及其套用63
3.5.1卷積型小波包變換分解算法64
3.5.2卷積型小波包變換頻率視窗特性66
3.5.3零相位卷積型小波包變換分解算法68
3.5.4兩類小波包變換微弱衝擊特徵提取能力比較69
3.6卷積型小波包變換在軸承故障定量識別中的套用72
3.6.1能量運算元解調法基本理論73
3.6.2衝擊脈衝法簡介76
3.6.3滾動軸承故障診斷與定量識別方法77
3.6.4實驗信號分析78
3.6.5工程套用實例82
3.7改進的卷積型小波包變換及其套用84
3.7.1卷積型小波包變換中頻帶錯位原因分析及其消除算法85
3.7.2卷積型小波包頻帶重疊缺陷消除算法88
3.7.3仿真信號分析90
3.7.4套用實例93
第4章基於功率對稱IIR濾波器的正交小波構造及其套用97
4.1引言97
4.2常用的模擬低通濾波器及其特性分析98
4.3共軛正交濾波器組及正交小波構造104
4.3.1共軛正交濾波器組基本理論104
4.3.2正交小波構造106
4.4基於功率對稱的IIR濾波器的正交小波構造109
〖HJ2mm〗
4.4.1Butterworth共軛正交濾波器組設計及Butterworth小波構造109
4.4.2ChebyshevⅠ型共軛正交濾波器組設計及ChebyshevⅠ型小波構造112
4.4.3ChebyshevⅡ型共軛正交濾波器組設計及ChebyshevⅡ型小波構造117
4.4.4橢圓共軛正交濾波器組設計及橢圓小波構造121
4.4.5仿真信號分析127
4.5基於功率對稱IIR濾波器組的小波在微弱故障特徵提取中的套用134
4.5.1基於Shannon信息熵的小波包最佳分解135
4.5.2小波包頻帶能量監測技術136
4.5.3一種機械故障特徵提取方法的提出136
4.5.4實驗信號分析實例137
4.5.5工程套用實例141
3.4.3零相位卷積型離散小波變換分解算法50
3.4.4仿真信號分解效果比較52
3.4.5實際故障信號分解效果比較61
3.5卷積型小波包變換及其套用63
3.5.1卷積型小波包變換分解算法64
3.5.2卷積型小波包變換頻率視窗特性66
3.5.3零相位卷積型小波包變換分解算法68
3.5.4兩類小波包變換微弱衝擊特徵提取能力比較69
3.6卷積型小波包變換在軸承故障定量識別中的套用72
3.6.1能量運算元解調法基本理論73
3.6.2衝擊脈衝法簡介76
3.6.3滾動軸承故障診斷與定量識別方法77
3.6.4實驗信號分析78
3.6.5工程套用實例82
3.7改進的卷積型小波包變換及其套用84
3.7.1卷積型小波包變換中頻帶錯位原因分析及其消除算法85
3.7.2卷積型小波包頻帶重疊缺陷消除算法88
3.7.3仿真信號分析90
3.7.4套用實例93
第4章基於功率對稱IIR濾波器的正交小波構造及其套用97
4.1引言97
4.2常用的模擬低通濾波器及其特性分析98
4.3共軛正交濾波器組及正交小波構造104
4.3.1共軛正交濾波器組基本理論104
4.3.2正交小波構造106
4.4基於功率對稱的IIR濾波器的正交小波構造109
〖HJ2mm〗
4.4.1Butterworth共軛正交濾波器組設計及Butterworth小波構造109
4.4.2ChebyshevⅠ型共軛正交濾波器組設計及ChebyshevⅠ型小波構造112
4.4.3ChebyshevⅡ型共軛正交濾波器組設計及ChebyshevⅡ型小波構造117
4.4.4橢圓共軛正交濾波器組設計及橢圓小波構造121
4.4.5仿真信號分析127
4.5基於功率對稱IIR濾波器組的小波在微弱故障特徵提取中的套用134
4.5.1基於Shannon信息熵的小波包最佳分解135
4.5.2小波包頻帶能量監測技術136
4.5.3一種機械故障特徵提取方法的提出136
4.5.4實驗信號分析實例137
4.5.5工程套用實例141
第5章第二代小波變換及其在非平穩特徵提取中的套用145
5.1引言145
5.2第一代小波變換在故障診斷中套用的局限性146
5.3提升方法基本原理147
5.3.1第一代離散小波變換分解與重構的多相矩陣表示147
5.3.2Laurent多項式及其歐幾里得分解算法149
5.3.3多相矩陣因子分解與小波提升原理150
5.4基於插值細分的第二代小波變換基本理論151
5.4.1基於插值細分原理的第二代小波變換基本步驟151
5.4.2第二代小波變換多相表示及其等效濾波器153
5.4.3預測器與更新器係數的計算方法154
5.4.4第二代小波等效濾波器特性分析158
5.4.5第二代小波尺度函式與小波函式160
5.4.6第二代小波變換在特徵提取中存在的問題162
5.4.7第二代小波包變換及其在特徵提取中存在的問題164
5.5冗餘第二代小波變換及其改進166
5.5.1冗餘第二代小波變換及其特性分析167
5.5.2改進的冗餘第二代小波變換172
5.5.3改進的冗餘第二代小波變換對信號的處理效果178
5.6改進的冗餘第二代小波包變換及其在故障特徵提取中的套用181
5.6.1冗餘第二代小波包變換182
5.6.2冗餘第二代小波包變換在故障特徵提取中存在的問題及消除算法183
5.6.3仿真實驗186
5.6.4實例驗證188
5.7基於改進的冗餘第二代小波包變換自適應Teager能量譜早期故障診斷方法研究194
5.7.1Teager能量運算元與Teager能量譜196
5.7.2頻帶幅值熵與共振帶的自適應提取196
5.7.3基於改進的冗餘第二代小波包變換自適應Teager能量譜早期故障診斷方法199
5.7.4仿真信號分析200
5.7.5實驗信號分析203
5.7.6工程套用實例209
第6章復解析小波及其在非平穩故障特徵提取中的套用212
6.1引言212
6.2復解析小波基本理論213
6.2.1復解析小波定義及性質213
6.2.2復解析小波包絡解調基本原理214
6.3Morlet小波變換及復平移Morlet小波濾波器組215
6.3.1Morlet小波的定義及其性質215
5.1引言145
5.2第一代小波變換在故障診斷中套用的局限性146
5.3提升方法基本原理147
5.3.1第一代離散小波變換分解與重構的多相矩陣表示147
5.3.2Laurent多項式及其歐幾里得分解算法149
5.3.3多相矩陣因子分解與小波提升原理150
5.4基於插值細分的第二代小波變換基本理論151
5.4.1基於插值細分原理的第二代小波變換基本步驟151
5.4.2第二代小波變換多相表示及其等效濾波器153
5.4.3預測器與更新器係數的計算方法154
5.4.4第二代小波等效濾波器特性分析158
5.4.5第二代小波尺度函式與小波函式160
5.4.6第二代小波變換在特徵提取中存在的問題162
5.4.7第二代小波包變換及其在特徵提取中存在的問題164
5.5冗餘第二代小波變換及其改進166
5.5.1冗餘第二代小波變換及其特性分析167
5.5.2改進的冗餘第二代小波變換172
5.5.3改進的冗餘第二代小波變換對信號的處理效果178
5.6改進的冗餘第二代小波包變換及其在故障特徵提取中的套用181
5.6.1冗餘第二代小波包變換182
5.6.2冗餘第二代小波包變換在故障特徵提取中存在的問題及消除算法183
5.6.3仿真實驗186
5.6.4實例驗證188
5.7基於改進的冗餘第二代小波包變換自適應Teager能量譜早期故障診斷方法研究194
5.7.1Teager能量運算元與Teager能量譜196
5.7.2頻帶幅值熵與共振帶的自適應提取196
5.7.3基於改進的冗餘第二代小波包變換自適應Teager能量譜早期故障診斷方法199
5.7.4仿真信號分析200
5.7.5實驗信號分析203
5.7.6工程套用實例209
第6章復解析小波及其在非平穩故障特徵提取中的套用212
6.1引言212
6.2復解析小波基本理論213
6.2.1復解析小波定義及性質213
6.2.2復解析小波包絡解調基本原理214
6.3Morlet小波變換及復平移Morlet小波濾波器組215
6.3.1Morlet小波的定義及其性質215
