改進的小波變換在羅拉故障診斷中的應(yīng)用.pdf

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1、改進的小波變換在羅拉故障診斷中的應(yīng)用朱明玲。等ApplicationofImprovedWaveletTransfOrmintheRollerFaultDiagnosis朱日月蛤互盎在邪弱霞(東華大學(xué)信息學(xué)院，上海200051)摘要：針對紡織細紗機中羅拉故障的診斷問題，采用了一種改進的小波分解與重構(gòu)算法對故障進行特征提取，并通過反復(fù)的實驗選取出了比較合適的雙正交小波基以準(zhǔn)確地提取特征信息；eft析了傳統(tǒng)小波變換在羅拉故障中產(chǎn)生混頻的原因，給出了一種改進的小波算法。該算法將小波變換與Fffr相結(jié)合以消除混頻現(xiàn)象。仿真研究表明，雙正交小

2、波基對于提取羅拉故障的特征頻率有較好的效果，改進的小波算法能夠較好地消除頻率混疊現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：小波變換快速傅里葉變換Mallat算法特征提取羅拉故障中圖分類號：THl65．3文獻標(biāo)志碼：AAbstract：Aimingattherollerfaultdiagnosisintextilespinningfranles，theimprovedmethodthatadoptingwaveletanalysisandreconstructionalgorithmisusedtoextractthefeaturesoffaults．Inord

3、ertoextractmol'．eprecisefeatureinformation．throughrepeatingexperiments，Inoresuit-ablebi—orthogonalwaveletbasisisselected．Thecausesoffrequencyoverlappinggundinapplicationoftraditionalwavelettransformforrollerfaultareanalyzed-andtheimprovedwaveletalgorithmisproposed．This

4、algorithmcombineswavelettransformandFFTtoeliminatethephe-nomenonoffrequencyoverlapping．Thesimulationrese￡啪hshowsthatthebi-orthogonalwaveletbasisismoreeffectiveforextractingfeaturefre-quencyofrollerfault；andtheimprovedwaveletalgorithmwelleliminatesthefrequencyoverlappin

5、g．Keywords：WavelettransforraFffI'MallatalgorithmFeatureextractionRollerfauh0引言在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，細紗機設(shè)備的故障診斷技術(shù)越來越受到重視，如果某臺細紗機出現(xiàn)故障而未能及時發(fā)現(xiàn)并排除，不僅會導(dǎo)致設(shè)備本身損壞，還可能造成機毀人亡的嚴重后果。傳統(tǒng)細紗機故障的檢測是通過人的感覺和經(jīng)驗來判斷的，這就存在很大的局限性。羅拉是紡織機械中被廣泛應(yīng)用的機械部件，羅拉結(jié)構(gòu)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了最終產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。本文從物理意義上分析羅拉故障的特征，并研究采用小波變換的方法來提取這些

6、特征信息。由于傳統(tǒng)的小波算法不能很好地提取出故障信號的特征參數(shù)，本文將采用一種改進的小波分解與重構(gòu)算法，并通過反復(fù)實驗選取出對于羅拉問題而言比較合適的小波基，以提取出比較準(zhǔn)確的特征信息。1羅拉故障分析1．1羅拉的工作原理羅拉傳動的工作原理是由電機轉(zhuǎn)動通過皮帶傳動修改稿收到日期：2010—07—22。第一作者朱明玲，女，1985年生，現(xiàn)為東華大學(xué)控制工程與控制理論專業(yè)在讀碩士研究生；主要從事信號處理、模式識別方面的研究。主羅拉轉(zhuǎn)動，主羅拉再通過摩擦力傳動副羅拉轉(zhuǎn)動。由此可以得到兩種比較常見的羅拉故障：一是由于羅拉軸彎曲所導(dǎo)致的主羅拉彎

7、曲，另一個是由于主羅拉壓力所造成的副羅拉橢圓。羅拉傳動如圖1所示。圖1羅拉傳動圖Fig．1Rollertransmission1．2故障分析羅拉彎曲是羅拉軸彎曲所造成的，一般情況下其特征頻率為：，=現(xiàn)±畋(1)式中圻為電機轉(zhuǎn)動的固有頻率沈為羅拉固有頻率。在本文所用的裝置中，羅拉的轉(zhuǎn)速為180r／min，電機轉(zhuǎn)動的固有頻率為50Hz。因此，由式(1)可以得出，當(dāng)n=1時，羅拉彎曲故障的特征頻率比較明顯，為1004-3(Hz)。36PROCESSAUToMATl0NINSTRUMENTATIoNVoL32N仉3March2011改進的小

8、波變換在羅拉故障診斷中的應(yīng)用朱明玲。等羅拉橢圓是由于主羅拉的壓力使另一個羅拉變形造成的，這使得羅拉橢圓時的頻率變?yōu)樵l率的兩倍，從時間域上看是兩個正弦波的疊加，如圖2(b)所示。t／s(t)正常信號t／s(b)羅拉橢圓時信號圖2信號自