基于EEMD和优化的MP算法在齿轮箱故障诊断中的研究

【摘要】齿轮箱是机械设备中传递动力和旋转运动的最重要部件，为了保证齿轮箱能在高效率、高精度、高载荷条件下连续正常工作，对齿轮箱故障的分析与研究变得越来越重要。提取故障特征信息是齿轮箱故障诊断的关键，而信号处理是特征提取的最常用方法之一，由于齿轮箱振动信号的采集比较方便且能很好的表征出故障特征信息，因此，本文将主要分析与处理在齿轮箱旋转过程中获取的振动信号。实验中采集到的振动信号成分复杂且有较强的非平稳性，使信号的特征被湮没掉，造成信号分析的不准确。本论文利用基于遗传算法优化的匹配追踪（GAMP）算法对振动信号消噪，对比不同次数分解所需的计算时间，以及分解得到的重构信号与原始信号的均方误差和信噪比，找到了比较合适的分解次数，达到了很好的消噪效果。由于匹配追踪（MP）算法是以具有简谐振动和双面指数衰减振动特点的高斯函数作为基函数来对信号进行线性展开，对于消噪后的信号可能存在虚假频率成分或一些不连续分量，本文利用总体平均经验模式分解（EEMD）方法来剔除这些虚假的频率成分，针对分解过程中可能出现的端点效应，提出通过相关度从所有的IMF中选取反映故障特征敏感的IMF，剔除掉信号中的虚假频率成分，提取出特征频率。本文研究中用到的实验平台是由电动机、两台齿轮箱、涡流制动器通过联轴器连接的一套传动系统，在齿轮箱上预先设定了齿面磨损、轴承外圈、滚动体以及保持架故障，通过数据采集系统获取不同状态工况下的齿轮箱振动信号。首先，采用基于遗传算法优化的MP算法对这些振动信号进行消噪处理，很好的锁定了信号的局部特征，然后通过EEMD分解剔除包含在消噪后信号中的虚假频率成分，在时频域提取出了故障频率，最后提取出GAMP消噪和EEMD分解重构信号的时域和频域特征值，通过支持向量机分类，达到了很好的诊断效果。
【作者】张翔；
【导师】闫宏伟；潘宏侠；李宗虎；
【作者基本信息】中北大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】齿轮箱；故障诊断；MP算法；降噪；EEMD；

【参考文献】
[1]张彬.谷氨酸转运体GLAST在小鼠视网膜兴奋性损伤后的表达[D].青岛大学,眼科学,2013,硕士.
[2]丁永良.激光与渔业(三)——激光在水产捕捞方面的应用[J].现代渔业信息.1990(07)
[3]郑斌义.单向连续SiC_f增强铝硅酸盐聚合物基复合材料的力学性能[D].哈尔滨工业大学,材料学,2013,硕士.
[4]刘恩相.高铁突发事件应急管理相关问题研究[D].西南交通大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[5]孙琦超.信贷配给对我国货币政策传导的影响研究[D].山东财经大学,金融（专业学位）,2013,硕士.
[6]杨冰岩.硫化物对电极材料的制备及应用研究[D].大连海事大学,环境工程,2014,硕士.
[7]潘成功.全地面起重机臂架及超起结构研究[D].吉林大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[8]雷涛.严重颈椎后纵韧带骨化症前路、后路手术的比较与选择[D].河北医科大学,外科学,2013,硕士.
[9]杨海能.论《小王子》的本真性[D].浙江大学,哲学美学,2013,硕士.
[10]张洪云.间接证据在刑事司法实务中的合理运用[D].扬州大学,法律,2012,硕士.
[11]张昔阳.课堂环境下外语自主学习的过程模式[D].湖南大学,外国语言学及应用语言学,2003,硕士.
[12]蒋力维.功能化磁性粒子—高效液相色谱分离分析体液中的单胺类神经递质[D].湖南师范大学,分析化学,2014,硕士.
[13]李世龙.冻土膨胀对调压站管线应力变化影响分析[D].首都经济贸易大学,安全技术及工程,2014,硕士.
[14]杨林.草鱼NEDD4结合蛋白基因1（N4BP1）的克隆及功能分析[D].广东海洋大学,海洋生物学,2013,硕士.
[15]高洁.耕作方式和秸秆还田对江苏沿江地区稻田土壤肥力的影响[D].南京农业大学,作物栽培学与耕作学,2012,硕士.
[16]秦月.《汉语水平词汇和汉字等级大纲》甲级字研究[D].华中科技大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[17]陈龙.股份有限公司章程设限股权转让问题研究[D].南京大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[18]俞姬娜.宁波财税政策助推企业转型升级的研究[D].宁波大学,工商管理,2012,硕士.
[19]宁静,智林杰.基于碳纳米材料的柔性透明导电薄膜研究进展[J].科学通报,2014,33:3313-3321.
[20]邵江涛.环形倒立摆控制系统的设计与实现[D].曲阜师范大学,系统工程,2013,硕士.
[21]张端金,王忠勇,吴捷.Delta算子不确定系统的多目标鲁棒H_∞控制[J].控制与决策,2003,02:164-168.
[22]王文婷.网络团购对地区商业组织空间特征的影响[D].河北师范大学,人文地理学,2012,硕士.
[23]赵文佳.上市公司变更会计师事务所与审计意见改善动机的关系研究[D].东北师范大学,会计学,2012,硕士.
[24]訾文文.稀土掺杂荧光粉的合成与光谱性质研究[D].吉林大学,应用化学,2014,硕士.
[25]宛建军.超声处理对Pb-Sn合金熔体电阻的影响[D].东北大学,材料学,2010,硕士.
[26]董娜.白先勇小说及其影视改编研究[D].西南大学,中国现当代文学,2014,硕士.
[27]黄淞.淘宝网店铺装修系统的设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[28]方璀.中国钢琴独奏乐曲中京剧元素的运用探究[D].华中师范大学,音乐学,2013,硕士.
[29]张斐.硅烷偶联剂改性空心SiO_2纳米球对纯丙乳液性能的影响研究[D].北京化工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[30]张军峰,胡寿松.基于无约束优化的非线性支持向量回归[J].控制与决策,2009,01:125-128.
[31]吕鹏龙.不同麻醉及镇痛方法对乳腺癌手术患者细胞免疫功能及激素水平的影响[D].内蒙古大学,生物工程,2014,硕士.
[32]李秋生.多搜索雷达的点迹融合[D].西安电子科技大学,信号与信息处理,2011,硕士.
[33]吴统贵,吴明,刘丽,萧江华.杭州湾滨海湿地3种草本植物叶片N、P化学计量学的季节变化[J].植物生态学报,2010,01:23-28.
[34]蒋世林.基于节点相对移动性的自适应按需组播路由协议的研究与实现[D].东北大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[35]周志华,史忠植.人工智能国际研究进展——第17届国际人工智能联合大会评述[J].计算机科学,2001,12:16-18.
[36]余乃登,柴国庆,胡坤,韩光明,蔡真.浅谈提高连续累加称重系统精度的方法[J].冶金自动化,1997,05:41-42.
[37]吕江超.锥束CT系统的几何校正研究[D].河北大学,光学工程,2014,硕士.
[38]黄娟娟.甘肃农村建筑能耗的全生命周期评价与降低方法研究[D].兰州理工大学,动力工程,2013,硕士.
[39]王倩.护士工作嵌入、工作满意度与留职意愿关系的调查与分析[D].青岛大学,护理学,2013,硕士.
[40]孙菁.不同冲突情境下欺骗认知加工特征的实证研究[D].苏州大学,基础心理学,2013,硕士.
[41]于肪苏.公共外交视域下中国体育外交的时代责任[D].吉林大学,体育人文社会学,2014,硕士.
[42]王茁霖.论公司章程的变更[D].中央民族大学,经济法,2004,硕士.
[43]于琮.清初山左诗人王苹诗歌研究[D].山东大学,中国古代文学,2012,硕士.
[44]隋清霖.西藏拉萨地块盐湖地区早白垩世岩浆岩年代学、岩石成因及构造意义[D].中国地质大学（北京）,矿物学、岩石学、矿床学,2014,硕士.
[45]周涵.固话自动测试控制系统的设计与开发[D].南京理工大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[46]殷颖.巴塞尔资本协议III对商业银行贷款定价的影响研究[D].复旦大学,金融学,2012,硕士.
[47]汤晨旭.中国留印海员战时工作队研究（1942-1945）[D].中国社会科学院研究生院,中国近现代史,2014,硕士.
[48]赵鹏.房地产开发企业组织结构设计对成本管理影响机理研究[D].重庆大学,建筑与土木工程（专业学位）,2014,硕士.
[49]黄展杰.家用电梯的安全设计问题研究[J].电子制作,2015,03:205.
[50]汤华明.基层医疗机构配置大中型医疗设备的问题分析[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.