基于ASA-MCKD的IAS信号针齿故障特征提取研究 被引量：1

1

作者 张佳鑫 郭瑜 《机电工程》 北大核心 2025年第6期1110-1117,共8页

针对工业机器人旋转矢量(RV)减速器低速级非完整周期旋转工况下,针齿故障特征提取困难的问题,提出了一种基于角度同步平均(ASA)和自适应最大相关峭度解卷积(MCKD)增强包络的瞬时角速度信号(IAS)的RV减速器针齿故障特征提取方法。首先,... 针对工业机器人旋转矢量(RV)减速器低速级非完整周期旋转工况下,针齿故障特征提取困难的问题,提出了一种基于角度同步平均(ASA)和自适应最大相关峭度解卷积(MCKD)增强包络的瞬时角速度信号(IAS)的RV减速器针齿故障特征提取方法。首先,采用了向前差分法将编码器原信号转化为角度域的IAS信号,对IAS信号进行了角域同步平均处理,提高了信号信噪比;然后,采用边带信噪比指标选择了最优的解调频带,设计了带通滤波器,对平均后的信号进行了滤波,根据故障特征指标自适应选取了最优MCKD参数;最后,对滤波后的信号进行了故障特征增强,对增强后的信号进行了包络解调阶次分析,提取了针齿故障特征。研究结果表明:根据边带信噪比指标选取了中心频率为1560×,带宽为80×的带通滤波器,采用故障特征指标选择MCKD最优滤波器长度为258,并采用该方法对针齿故障信号处理后能观察到40×及其谐波的特征阶次,可有效提取RV减速器低速级非完整周期旋转工况下的针齿故障特征。与其他同类方法相比,MCKD方法在识别故障类型方面具有先进性。 展开更多

关键词 旋转矢量减速器 针齿故障 角度同步平均 最大相关峭度解卷积 瞬时角速度信号 特征阶次计算

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伺服电机内置编码器IAS信号增强方法及其在齿轮故障诊断中的应用研究

2

作者 徐晓强 宋霹 +1 位作者 何知义 胡宏伟 《现代制造工程》 北大核心 2025年第9期146-156,145,共12页

内置旋转编码器在电机位置和转速反馈控制中扮演关键角色,其测量的瞬时角速度(Instantaneous Angular Speed,IAS)信号能反映传动系统的扭振状态,能够被用来揭示传动系统中存在的机械缺陷,支撑构建具有自感知自诊断能力的伺服控制系统。... 内置旋转编码器在电机位置和转速反馈控制中扮演关键角色,其测量的瞬时角速度(Instantaneous Angular Speed,IAS)信号能反映传动系统的扭振状态,能够被用来揭示传动系统中存在的机械缺陷,支撑构建具有自感知自诊断能力的伺服控制系统。针对低精度的内置编码器利用传统信号处理方法从IAS信号中精准提取故障特征困难的问题,提出了一种IAS信号增强方法。该方法首先通过EtherCAT总线伺服驱动系统获取伺服电机的瞬时角位置信号,随后采用时间戳提取和局部多项式拟合微分技术获取IAS信号,最后通过角域同步平均技术处理获取的IAS信号,实现了对传动系统局部故障的定量诊断。仿真和齿轮故障试验验证了该方法的有效性,证明了其在低成本传动系统健康监测中的潜力。 展开更多

关键词 伺服电机 内置编码器 故障诊断 信号增强 瞬时角速度

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基于瞬时角速度信号增强的RV减速器行星齿轮局部故障检测 被引量：4

3

作者 王红伟 郭瑜 +2 位作者 樊家伟 杨新敏 尹兴超 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第17期324-330,共7页

针对旋转矢量(rotary vector, RV)减速器多源耦合严重,行星齿轮局部故障所引起的冲击易被其他干扰分量所淹没,故障特征提取困难的问题,结合编码器信号的优势提出了一种基于自适应最大二阶循环平稳盲解卷积(adaptive maximum second orde... 针对旋转矢量(rotary vector, RV)减速器多源耦合严重,行星齿轮局部故障所引起的冲击易被其他干扰分量所淹没,故障特征提取困难的问题,结合编码器信号的优势提出了一种基于自适应最大二阶循环平稳盲解卷积(adaptive maximum second order cyclostationarity blind deconvolution, ACYCBD)的RV减速器行星齿轮局部故障检测方法。首先,拾取伺服电机内置光编码器信号,并利用向前差分计算获得瞬时角速度(instantaneous angular speed, IAS)信号;然后,依据特征评价指标(characteristic evaluation indicator, CEI)最大化原则自适应确定ACYCBD优化滤波器长度,并对IAS信号进行增强;最后,通过识别时域中与故障冲击周期相匹配的理论齿数实现RV减速器故障检测。通过试验数据分析,并将所提方法与现有的稀疏低秩分解算法和增强CYCBD算法对比,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 内置编码器 瞬时角速度(ias) 旋转矢量(RV)减速器 最大二阶循环平稳解卷积(ACYCBD)

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基于瞬时角速度信号窄带解调的太阳轮故障检测 被引量：4

4

作者 尹兴超 郭瑜 +1 位作者 李震焘 华健翔 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期263-268,278,共7页

由于时变传递路径以及振动传感器受测量频率下限的限制,及在转速较低工况下基于常规振动信号的太阳轮故障检测较为困难。对此,结合编码器信号的优势,提出一种基于编码器信号窄带解调技术的太阳轮故障检测方法。首先使用T法对光栅式编码... 由于时变传递路径以及振动传感器受测量频率下限的限制,及在转速较低工况下基于常规振动信号的太阳轮故障检测较为困难。对此,结合编码器信号的优势,提出一种基于编码器信号窄带解调技术的太阳轮故障检测方法。首先使用T法对光栅式编码器角度信号进行采集,然后使用向前差分法获得瞬时角速度(instantaneous angular speed, IAS)信号,随后使用角域同步平均抑制非同步干扰分量,最后通过窄带解调实现太阳轮故障检测。同时,在所提方法中提出一种基于峭度的解调频带选择策略和一种基于相位解调函数相位变化率的故障特征增强方法。实验证明IAS信号可以有效克服常规振动检测方法的不足,并验证了所提出方法能有效实现对太阳轮故障的检测。 展开更多

关键词 振行星齿轮箱 瞬时角速度(ias)信号 窄带解调 角域同步平均

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基于IAS精确估计的太阳轮齿面剥落检测方法研究 被引量：4

5

作者 邹翔 郭瑜 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期107-114,共8页

瞬时角速度(instantaneous angular speed,IAS)信号的估计精度易受编码器自身误差影响,影响其故障检测结果。针对上述问题提出了一种局部多项式微分估计方法对IAS信号进行估计。首先通过局部多项式微分抑制编码器细分误差产生的锯齿状... 瞬时角速度(instantaneous angular speed,IAS)信号的估计精度易受编码器自身误差影响,影响其故障检测结果。针对上述问题提出了一种局部多项式微分估计方法对IAS信号进行估计。首先通过局部多项式微分抑制编码器细分误差产生的锯齿状噪声和估计误差导致的信号不连续问题,实现了IAS信号的高精度获取,然后使用精确估计的IAS信号通过局部同步拟合技术提取太阳轮故障特征。通过实验和仿真说明,本文提出的局部多项式微分估计能较好地抑制编码器误差导致的IAS信号噪声,提高IAS信号的信号比,结合局部同步拟合能够有效地提取太阳轮齿面剥落故障特征。 展开更多

关键词 故障检测 行星齿轮传动 瞬时角速度信号 多项式微分估计 高阶Hermite插值 局部同步拟合

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利用伺服电机自带编码器的齿轮局部故障检测

6

作者 樊家伟 郭瑜 +2 位作者 尹兴超 邹翔 王红伟 《振动工程学报》 北大核心 2025年第4期869-876,共8页

提出一种使用伺服电机自带的编码器进行齿轮局部故障检测的方法,无需安装外置传感器,直接对自带编码器的信号进行数据处理实现齿轮局部故障的特征提取。从伺服电机自带编码器中引出信号采集接线,使用高速计数器记录旋转编码器角度位置... 提出一种使用伺服电机自带的编码器进行齿轮局部故障检测的方法,无需安装外置传感器,直接对自带编码器的信号进行数据处理实现齿轮局部故障的特征提取。从伺服电机自带编码器中引出信号采集接线,使用高速计数器记录旋转编码器角度位置脉冲上升沿之间的时间间隔;通过编码器信号计算瞬时角速度(instantaneous angular speed,IAS)信号,并在角域和阶次域对IAS信号进行分析和特征提取,实现齿轮局部故障的检测。以行星齿轮箱齿轮局部故障检测为例,通过试验对所提方法进行验证,结果表明,使用伺服电机自带编码器可有效实现低转速、变转速工况下的齿轮局部故障检测。 展开更多

关键词 故障检测 齿轮 伺服电机自带编码器 变转速工况 瞬时角速度信号

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基于旋转编码器信号的滚动轴承故障特征增强提取 被引量：5

7

作者 朱云贵 郭瑜 +2 位作者 邹翔 田田 徐万通 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期119-125,共7页

针对滚动轴承故障特征较弱且振动传感器安装受限的场合下故障特征不易提取的问题。结合旋转编码器信号传递路径短、干扰少等优势,提出一种基于旋转编码器瞬时角速度(instantaneous angular speed,IAS)信号的滚动轴承故障特征增强提取法... 针对滚动轴承故障特征较弱且振动传感器安装受限的场合下故障特征不易提取的问题。结合旋转编码器信号传递路径短、干扰少等优势,提出一种基于旋转编码器瞬时角速度(instantaneous angular speed,IAS)信号的滚动轴承故障特征增强提取法。首先,使用去相位算法(de-phasing algorithm,DPA)抑制转频及其谐波等严格周期性分量;其次,通过多点优化最小熵反褶积(multi-point optimization minimum entropy deconvolution adjusted,MOMEDA)增强滚动轴承故障冲击分量;最后,对增强后的信号进行频谱分析,提取轴承故障冲击特征。通过仿真和轴承外圈实测数据验证所提方法的有效性。 展开更多

关键词 滚动轴承 编码器 瞬时角速度(ias) 去相位算法(DPA) 最小熵反褶积(MOMEDA) 故障特征提取

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基于循环谱相关的编码器信号滚动轴承故障检测 被引量：2

8

作者 田田 郭瑜 +2 位作者 杨新敏 邹翔 陈鑫 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第16期202-208,共7页

针对振动传感器安装受限的场合,结合编码器信号的优势,以编码器瞬时角速度(instantaneous angular speed, IAS)为信号,提出一种基于编码器IAS信号诊断特征(diagnostic feature, DF)指标的循环谱相关(cyclic spectral correlation, CSC)... 针对振动传感器安装受限的场合,结合编码器信号的优势,以编码器瞬时角速度(instantaneous angular speed, IAS)为信号,提出一种基于编码器IAS信号诊断特征(diagnostic feature, DF)指标的循环谱相关(cyclic spectral correlation, CSC)优化解调频带选取算法。首先利用向前差分法估计编码器信号获得轴承的IAS信号,并利用CSC得到IAS信号的双变量谱;然后按照初始子频带带宽为循环频率积分区间得到子频带改进包络谱(improved envelope spectrum, IES),并计算子频带IES的DF数值获得DF曲线;再通过评判DF数值合并子频带得到优化解调频带;最后利用包络分析提取滚动轴承故障特征阶次。通过仿真和轴承实测数据验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 滚动轴承 编码器 瞬时角速度(ias) IESFOgram 自适应频带划分

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应用故障特征指标相对比值的低转速下编码器信号太阳轮故障特征提取 被引量：1

9

作者 李震焘 郭瑜 +1 位作者 尹兴超 华健翔 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第7期1044-1049,共6页

针对低转速下太阳轮齿根裂纹故障编码器信号特征阶次提取困难的问题,本文提出了一种基于故障特征指标相对比值的特征提取检测方法。首先,将获得的编码器信号通过向前差分处理成瞬时角速度(IAS)信号,按照1/3-二叉树对得到的IAS信号进行... 针对低转速下太阳轮齿根裂纹故障编码器信号特征阶次提取困难的问题,本文提出了一种基于故障特征指标相对比值的特征提取检测方法。首先,将获得的编码器信号通过向前差分处理成瞬时角速度(IAS)信号,按照1/3-二叉树对得到的IAS信号进行子频带划分;其次,对各窄带信号进行包络分析,分别求取正常和故障状态下的IAS信号各子频带的谐波显著性指标(HSI),由此可计算得到其相对比值r;再次,利用r值选取包含故障信息丰富的频带;最后,对处理后的信号在选择的子频带处进行带通滤波,并在提取包络后进行谱分析,提取故障特征。对太阳轮齿根裂纹故障的实测编码器信号进行分析,验证了该方法能有效提取太阳轮故障的特征。 展开更多

关键词 低转速 齿根裂纹 编码器信号 瞬时角速度 特征指标相对比值

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基于自适应多周期微分均值的轴承故障诊断

10

作者 陈鑫 郭瑜 +2 位作者 徐万通 樊家伟 杨新敏 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1098-1105,1244,1245,共10页

为解决瞬时角速度信号(instantaneous angular speed,简称IAS)中轴承故障特征微弱的难题,提出一种自适应多周期微分均值(adaptive multi-period differential mean,简称AMPDM)方法。首先,基于微分技术不受幅值干扰的优势,结合多周期均... 为解决瞬时角速度信号(instantaneous angular speed,简称IAS)中轴承故障特征微弱的难题,提出一种自适应多周期微分均值(adaptive multi-period differential mean,简称AMPDM)方法。首先,基于微分技术不受幅值干扰的优势,结合多周期均值的累积特性,提出一种多周期微分均值技术对IAS信号中轴承故障特征进行增强,进而抑制编码器安装误差、IAS估计误差和测量噪声等干扰分量;其次,采用一种改进诊断特征(improved diagnosis feature,简称IDF)指标评估在不同周期数K下增强信号中包含轴承故障信息的丰富性,并确定IDF值最大时对应的优化周期数Kop;最后,通过包络阶次谱分析揭示轴承故障特征。仿真和实验结果表明,AMPDM技术可有效增强IAS信号中轴承故障特征,并与可调整多点优化最小熵反卷积、倒谱预白化和快速谱相关3种算法对比,验证了所提方法的优势和有效性。 展开更多

关键词 轴承故障 瞬时角速度 编码器信号 多周期微分均值

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平均降采样多周期微分均值的旋转部件故障特征增强方法

11

作者 陈鑫 郭瑜 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期346-355,共10页

为解决编码器的瞬时角速度(Instantaneous Angular Speed,IAS)信号中旋转部件故障特征微弱的难题,本文提出一种平均降采样多周期微分均值(Average Down⁃Sampling Multi⁃period Differential Means,ADSMPDM)的故障特征增强方法。基于IAS... 为解决编码器的瞬时角速度(Instantaneous Angular Speed,IAS)信号中旋转部件故障特征微弱的难题,本文提出一种平均降采样多周期微分均值(Average Down⁃Sampling Multi⁃period Differential Means,ADSMPDM)的故障特征增强方法。基于IAS信号的估计特性,开展了IAS信号的平均降采样研究,验证了平均降采样具有抑制随机噪声的特性;基于平均降采样抑制随机噪声特性、降低计算成本和减小存储空间的优势,结合多周期微分均值的累积特性,提出一种ADSMPDM算法对原始IAS信号中的旋转部件故障分量进行增强处理;通过阶次谱分析揭示故障特征。采用仿真数据和实验数据进行验证分析,并与快速谱峭度、可调整多点优化最小熵反卷积、离散随机分离和谱幅值调制算法进行对比,验证了ADSMPDM算法增强旋转部件故障特征的有效性和优势。 展开更多

关键词 故障诊断 平均降采样多周期微分均值 编码器信号 瞬时角速度 特征提取

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基于磁编码器和窄带解调的太阳轮故障检测

12

作者 尹兴超 郭瑜 +1 位作者 李震焘 华健翔 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期365-371,414,共8页

绝对式磁编码器具有价格低、安装方便等优势,适合于工程应用,但在低转速工况下其角度信号受测量误差的影响较大,需要对角度信号进行拟合以消除测量误差带来的干扰。传统的分段拟合方法在分段点处易出现不连续现象,角度信号的不连续导致... 绝对式磁编码器具有价格低、安装方便等优势,适合于工程应用,但在低转速工况下其角度信号受测量误差的影响较大,需要对角度信号进行拟合以消除测量误差带来的干扰。传统的分段拟合方法在分段点处易出现不连续现象,角度信号的不连续导致由其计算的瞬时角速度(instantaneous angular speed,简称IAS)信号中出现虚假冲击,并对基于IAS信号的故障特征提取造成干扰。针对此问题,提出一种基于绝对式磁编码器IAS估计和窄带解调的太阳轮故障检测方法。首先,为保证IAS信号的连续性与平滑性,提出基于最小二乘拟合与5次Hermite插值的方法,实现了对IAS信号的拟合估计和平滑处理;其次,结合窄带解调技术实现了对行星齿轮减速器太阳轮故障特征的有效提取;最后,通过对正常与故障太阳轮的绝对式磁编码器信号分析对比,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 磁编码器 行星齿轮箱 瞬时角速度信号 窄带解调 角域同步平均

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