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《小波分析及其在電機(jī)中的最新應(yīng)用(2005)new》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第23卷第3期佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol.23No.32005年07月JournalofJiamusiUniversity(NaturalScienceEdition)July2005文章編號:1008-1402(2005)03-0495-04y小波分析及其在電機(jī)中的最新應(yīng)用韓濤,薛迪,孫巍巍(佳木斯大學(xué)機(jī)械學(xué)院,黑龍江佳木斯154007)摘要:闡述了小波分析及其特點,對小波分析在發(fā)電機(jī)故障診斷、電機(jī)故障診斷以及電機(jī)測試中的最新應(yīng)用進(jìn)行了綜述,并指出了目前小波分析在電機(jī)中應(yīng)用中存在的問題和發(fā)展趨勢.關(guān)鍵詞:小波分析;電機(jī);故障診
2、斷;測試+中圖分類號:TM307.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A0引言在電機(jī)發(fā)生故障時,信號中往往含有大量的時變、短時沖擊、突發(fā)性質(zhì)的成分,傳統(tǒng)的信號分析方法如Fourier變換無能為力,不能有效地提取出電機(jī)的故障特征.在電機(jī)測試領(lǐng)域,也經(jīng)常會遇到非平穩(wěn)信號,應(yīng)用Fourier變換也不能得到有效的結(jié)果.小波變換作為一種時域分析方法,它在時頻兩域都具有表征信號局部特征的能力,特別適宜于非平穩(wěn)信號的處理,從而為最終實現(xiàn)電機(jī)在線故障診斷系統(tǒng)及電機(jī)參量的精確測試提供了良好的技術(shù)支持.近年來,許多學(xué)者對小波變換在發(fā)電機(jī)故障診斷、電機(jī)故障診斷與電機(jī)測試方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究,取得了大量有價值的成果.
3、1小波分析基本理論小波分析是近十年來在理論界與工程界廣泛應(yīng)用的一門數(shù)字信號處理方法,它的發(fā)展可以追溯到1910年Haar提出的正交小波基,20世紀(jì)80年代末與90年代初,在一批應(yīng)用數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和工程人員,比如Morlet,Grossman,Mallat,Coifman,Daubechies等等的共同努力下,小波分析理論發(fā)展迅速,基本理論框架與處理方法已經(jīng)成熟化.自此之后,小波分析理論在工程實際中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大,成為聯(lián)合時頻域分析的重要工具.12定義:如果函數(shù)L!L滿足2
4、^()
5、C=?d<#R
6、
7、1x-b令2a,b(t)=
8、a
9、a2則fL的小波變換為1-x-b2f
10、(a,b)f,a,b
11、a
12、?f(t)dtRa小波反變換為-1dadbf(t)=CWf(a,b)a,b(t)2??2Ra式中:小波函數(shù);a尺度系數(shù);b平移系數(shù).小波變換按照其參數(shù)的離散性可以分為連續(xù)小波變換(CWT)、離散小波變換(DWT).連續(xù)小波變換中y收稿日期:2005-05-14作者簡介:韓濤(1969-),男,黑龍江雙城人,佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院實驗師.496佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2005年a,b都為連續(xù)值,離散小波變換中a,b都是離散的.從應(yīng)用數(shù)學(xué)領(lǐng)域所定義的小波與信號處理領(lǐng)域中的濾波器組,計算機(jī)視覺中的多分辨分析異曲同工,殊[1-8]途同歸.小波變
13、換對頻域的劃分是二進(jìn)劃分,如果要求對頻域進(jìn)行均勻劃分的話,需要采用小波包變換.2小波變換在發(fā)電機(jī)故障診斷中的應(yīng)用概況在電力系統(tǒng)中,發(fā)電機(jī)是最基本同時也是最重要的電力設(shè)備,其安全、可靠運(yùn)行直接影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行.但發(fā)電機(jī)長期處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),連續(xù)承受著機(jī)身振動和電壓、電流的沖擊,常常出現(xiàn)繞組故障.由于發(fā)電機(jī)造價昂貴,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一旦發(fā)生故障,檢修難度大且時間長,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失.因此要求反映各種故障的保護(hù)能迅速、有選擇性地動作或發(fā)信號,以防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大.電機(jī)發(fā)生故障時,故障初期的信號的特征信息比較微弱,故障征兆不明顯,甚至有時候可能被噪聲所淹沒,給故障診斷帶來一定的困難.如何
14、從各種噪聲背景中提取故障特征信號,成為能否有效監(jiān)測故障的關(guān)鍵.當(dāng)前,人們對系統(tǒng)動態(tài)及瞬時特征的關(guān)注使傳統(tǒng)的Fourier變換方法及短時Fourier變換方法的缺陷日益突出,而小波變換的優(yōu)良時頻分析特性,必將會在電機(jī)故障診斷中發(fā)揮巨大的作用.文獻(xiàn)[9]選擇基于Gauss窗的Morlet小波作為故障診斷的小波函數(shù),對發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地、定子繞組匝間短路、定子繞組相間短路故障進(jìn)行分析,并與基于短時Fourier變換的算法作比較,得到了較好的檢測效果.文獻(xiàn)[10]及[11]利用小波變換對汽輪發(fā)電機(jī)組動靜碰摩的振動信號進(jìn)行了分析,給出碰摩故障信號在不同尺度下的分析結(jié)果,使碰摩故障特征在尺度圖
15、上得到很好的體現(xiàn).文獻(xiàn)[12]應(yīng)用小波變換對電機(jī)振動信號作了分析,取得了一定的效果.文獻(xiàn)[13]提出了基于實值小波變換的新方法,指出該方法不僅能夠檢測出故障信號的幅值信息,從而也能檢測出故障信號的相位信息.并利用該方法對發(fā)電機(jī)失磁信號進(jìn)行了分析.文獻(xiàn)[14]給出了離散信號的二進(jìn)制小波變換定義及其快速算法,并以同步發(fā)電機(jī)單相短路接地為例進(jìn)行了故障信號分析,得到了明顯的故障特征信息.文獻(xiàn)[15]針對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子故障特征不容易辨別等特點,提出了余弦小波
