齿轮箱早期故障精细诊断技术 分数阶傅里叶变换原理及应用PDF电子书下载

第一篇 分数阶傅里叶变换及瞬变工况故障诊断基础 3

第1章 绪论 3

1.1 分数阶傅里叶变换的发展及应用现状 3

1.1.1 分数阶傅里叶变换的发展 3

1.1.2 分数阶傅里叶变换的特点 4

1.1.3 分数阶傅里叶变换在信号处理中的应用 4

1.2 变速器瞬变工况故障诊断 6

1.2.1 瞬变工况故障诊断意义 6

1.2.2 瞬变工况故障诊断方法 6

本章小结 8

参考文献 9

第2章 分数阶傅里叶变换的基本理论 15

2.1 分数阶傅里叶变换定义与性质 15

2.1.1 基本定义 15

2.1.2 主要性质 18

2.2 分数阶算子及分数阶变换 19

2.2.1 分数阶算子 19

2.2.2 分数阶变换 28

2.3 分数阶傅里叶变换的数值计算 39

2.3.1 数值计算方法简介 39

2.3.2 Ozaktas采样型算法 40

本章小结 44

参考文献 44

第3章 齿轮与轴承常见故障机理分析 45

3.1 齿轮常见故障机理分析 45

3.1.1 齿轮常见故障及原因 46

3.1.2 齿轮振动信号特征 47

3.2 轴承常见故障机理分析 48

3.2.1 轴承常见故障及原因 48

3.2.2 轴承振动信号特征 49

3.3 瞬变工况信号采集 51

3.3.1 非稳态信号采集系统 51

3.3.2 变速器实验装置与故障设置 52

3.4 瞬变工况信号重复性分析 54

3.4.1 阶比分析原理 54

3.4.2 稳健阶比分析原理 60

3.4.3 重复性分析 64

本章小结 67

参考文献 67

第二篇 分数阶域目标分离 71

第4章 单阶分数阶滤波 71

4.1 有转速计单阶分数阶滤波 71

4.1.1 单阶分数阶滤波原理 71

4.1.2 单阶分数阶滤波参数确定 72

4.1.3 齿轮故障诊断应用 75

4.1.4 轴承故障诊断应用 82

4.2 无转速计单阶分数阶滤波 86

4.2.1 无转速计FRFT滤波存在的问题 86

4.2.2 基于LMD确定FRFT阶次原理 87

4.2.3 基于LMD确定阶次的FRFT滤波实现 87

4.2.4 齿轮故障诊断应用 89

本章小结 92

参考文献 92

第5章 基于转速自适应分段的多阶分数阶滤波 93

5.1 多阶分数阶滤波原理 93

5.2 基于转速自适应分段的多阶FRFT滤波 94

5.2.1 基于转速信号进行自适应分段 94

5.2.2 基于转速信号确定FRFT最佳阶次 95

5.2.3 算法实现与验证 95

5.3 齿轮故障诊断应用 98

本章小结 99

参考文献 100

第6章 基于稀疏信号分解的无转速计多阶FRFT滤波 101

6.1 基于FRFT的多尺度线调频基稀疏信号分解 102

6.1.1 基于多尺度线调频基的稀疏信号分解原理 102

6.1.2 基于FRFT的多尺度线调频基稀疏信号分解方法 105

6.1.3 性能分析 109

6.1.4 应用实例 112

6.2 基于稀疏信号分解的多阶FRFT滤波 113

6.2.1 多阶FRFT自适应滤波存在的问题 113

6.2.2 基于稀疏信号分解的多阶FRFT自适应滤波 114

6.2.3 仿真分析 115

6.2.4 应用实例 117

6.2.5 有效性分析 119

6.3 基于稀疏信号分解和分段拟合积分逼近的无转速计阶比分析 119

6.3.1 无转速计阶比分析原理及存在的问题 120

6.3.2 基于稀疏信号分解和分段拟合积分逼近的无转速计阶比原理 121

6.3.3 仿真分析 124

6.3.4 应用实例 127

6.4 齿轮早期故障特征提取 128

本章小结 129

参考文献 129

第三篇 噪声抑制 133

第7章 基于FRFT滤波的高阶谱与高阶累积量 133

7.1 高阶累积量与高阶谱原理 134

7.1.1 高阶累积量 134

7.1.2 高阶谱 136

7.2 基于FRFT滤波的单分量阶比双谱 137

7.2.1 阶比双谱定义及交叉项分析 137

7.2.2 基于FRFT滤波的单分量阶比双谱算法 139

7.2.3 单分量阶比双谱消除实测信号交叉项 139

7.2.4 齿轮早期故障特征提取 142

7.2.5 有效性分析 145

7.3 基于FRFT滤波的四阶累积量切片谱 146

7.3.1 四阶累积量切片谱 146

7.3.2 基于FRFT滤波的四阶累积量切片谱算法 147

7.3.3 齿轮故障特征提取 147

7.3.4 普适性分析 148

本章小结 150

参考文献 150

第8章 分数阶聚能带时频累加谱 153

8.1 信号的时频分布 153

8.1.1 时频表示的基本概念 153

8.1.2 时频分布的一般理论 157

8.1.3 Wigner-Ville分布 161

8.1.4 模糊函数 164

8.1.5 Cohen时频分布 164

8.1.6 时频分布比较分析 169

8.2 重排Gabor时频分析原理 174

8.3 多分量LFM信号时频分析存在的两个问题 176

8.4 分数阶聚能带时频谱及累加谱分析 176

8.4.1 分数阶聚能带时频谱分析 176

8.4.2 分数阶聚能带时频累加谱分析 178

8.5 齿轮早期故障特征提取及有效性分析 179

8.5.1 齿轮早期故障特征提取 179

8.5.2 有效性和可靠性分析 181

本章小结 184

参考文献 184

第9章 基于FRFT滤波的全息阶比谱 185

9.1 全息谱原理与离散实现 185

9.1.1 二维全息谱 185

9.1.2 二维全息谱的离散实现 186

9.2 基于FRFT滤波的稳健全息阶比谱分析原理与分析步骤 187

9.2.1 基于FRFT滤波的稳健全息阶比谱原理 187

9.2.2 基于FRFT滤波的稳健全息阶比谱分析步骤 188

9.3 齿轮早期故障特征提取 188

9.3.1 FRFT滤波提取单测点特征 188

9.3.2 啮合阶比分量的SHOS-FF分析 190

9.3.3 调制阶比分量的SHOS-FF分析 192

9.3.4 有效性分析 193

本章小结 193

参考文献 194

第10章 倒阶次谱分析 195

10.1 倒频谱与倒阶次谱原理 195

10.1.1 倒频谱 195

10.1.2 倒阶次谱 197

10.2 LMD倒阶次谱分析与轴承特征提取 197

10.2.1 LMD倒阶次谱 197

10.2.2 轴承外圈剥落故障诊断实例 198

10.2.3 轴承内圈剥落故障诊断实例 200

10.3 Teager能量增强倒阶次谱与轴承特征提取 202

10.3.1 Teager能量算子增强倒阶次谱原理 202

10.3.2 诊断实例 203

本章小结 207

参考文献 207

第四篇 特征增强 211

第11章 极坐标角—频分布与对称极坐标 211

11.1 极坐标角—频分布方法与齿轮磨损故障特征提取 211

11.1.1 极坐标角—频分布原理及特征提取 211

11.1.2 BP神经网络 213

11.1.3 变速箱齿轮磨损故障实例分析 217

11.2 对称极坐标方法与齿轮磨损故障特征提取 221

11.2.1 对称极坐标表示方法及分类识别 221

11.2.2 齿轮磨损故障诊断举例 222

本章小结 228

参考文献 228

第12章 Teager能量算子与极坐标级联增强 231

12.1 方法原理 231

12.1.1 极坐标时频特征增强 231

12.1.2 Teager能量算子 232

12.1.3 基于Teager能量算子的极坐标时频特征增强 232

12.2 EPTFT仿真分析 232

12.2.1 单调制分量信号EPTFT分析 232

12.2.2 多调制分量信号EPTFT分析 234

12.3 轴承早期故障特征提取 235

12.4 有效性评价分析 237

12.4.1 轴承特征参数选择与有效性准则 237

12.4.2 极坐标增强有效性分析 238

12.4.3 OED方法有效性评价分析 241

本章小结 245

参考文献 245