基于相关峭度和约束独立成分分析的汽车起重机柱塞泵特征提取方法研究

基本信息
批准号:U1304523
项目类别:联合基金项目
资助金额:29.00
负责人:王志阳
学科分类:
依托单位:河南理工大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
特征提取柱塞泵特征增强约束独立成分分析相关峭度
结项摘要

Truck cranes are widely used in numerous infrastructure projects. Because of the severe working condition, truck crane is one type of special mechanical equipment with a highest accident rate. Plunger pump is a key assembly of truck crane, and dealing with the equipment breakdown promptly and accurately is very important in terms of reliability and downtime decreasing. Extracting the features relevant to the equipment conditions from mechanical signals including abundant running information is crucial to fault diagnosis. This project takes the vibration signal of the plunger pump in truck crane as study object. In view of the typical non-stationary, nonlinear and periodic characteristics, a model of feature extraction and feature enhance based on relevant kurtosis is presented. Based on the capacity of intensive depiction of signals' local characteristics, and the fault diagnosis prior knowledge of mechanical equipment, a constrained dependent component analysis method is proposed to extract the fault signals in according to the weak property of the fault signal. Some feature-enhancement algorithms based correlated kurtosis and constrained dependent component analysis will be proposed. The redundant information in the feature space is removed effectively, and the constructive information is stand out. This research might provide theoretical proposals and technology supports for improving the precision of fault diagnosis for plunger pump in truck crane industry.

汽车起重机广泛应用于基础建设项目,工作环境恶劣,是事故率最高的特种机械设备之一。柱塞泵是起重机液压系统的关键部件,及时、准确地对其故障进行诊断是设备安全可靠运行的重要保障,而提取有效反映设备运行状态的特征和建立适当的故障诊断方法是设备安全可靠运行的关键问题之一。本课题以汽车起重机的振动信号为研究对象,鉴于其典型的非平稳、非线性和周期性特点,建立了基于相关峭度的特征提取和增强模型。在利用相关峭度分析刻画信号局部特征的同时,针对故障信号的微弱性,结合机械设备故障信息的先验知识,提出了约束独立成分分析(ICA)方法以实现故障信号提取,开发基于相关峭度和约束独立成分分析的特征增强算法,消除特征中的冗余信息,突出有效特征。为提高汽车起重机柱塞泵故障诊断的水平提供进一步的理论和技术支持。

项目摘要

汽车起重机广泛应用于基础建设项目,工作环境恶劣,是事故率最高的特种机械设备之一。柱塞泵是起重机液压系统的关键部件,及时准确地对其故障进行诊断是设备可靠运行的重要保障。课题组以汽车起重机主泵为主要研究对象,根据其故障特征的掩蔽性与复杂性,主要在信号解耦、特征提取与增强、理论总结与工程应用中做了以下四个方面的研究。一是根据故障的周期重复性,提出了基于相关峭度的特征提取方法(MCKD),并研究了滤波器长度、步长、最佳故障周期搜索等参数对算法的影响。研究结果表明,MCKD算法具有良好的解耦作用,对于周期性微弱故障具有明显的特征增强作用。二是提出了基于包络分析的优化本征模函数方法并成功地应用于汽车柱塞泵滚动轴承的故障诊断中。三是提出了基于故障模型的约束独立成分分析算法,该算法弥补了独立成分分析方法的幅值不定性和顺序不定性,提高了计算速度,并研究了算法有效约束条件的建立、算法收敛性、参数影响、特征增强及其在滚动轴承故障诊断中的应用问题。四是提出了基于循环平稳性的盲信号解耦方法和循环平稳信号的分离应该遵循依次从低阶到高阶的逐次提取原则,用仿真和实验验证了方法的有效性及逐次提取原则的益处。项目研究成果发展了约束独立成分分析理论,探索了理论的应用研究,为约束独立成分分析理论在机械设备监测与振动领域的进一步应用提供了参考和依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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