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机器状态监侧与故障诊断综述67

机器状态监测与故嶂诊断综述

IntroductionofMachineConditionMonitoringandFault

口陈仲生杨拥民
TP刀6
摘要:介绍了机器状态信号处理工具和机器状态监测与故障诊断模式、方法的发展情况，分析了各自的
优侠点，最后指出了机器状态监刻与故障诊断技术的发展方向。
关挂词:状态监测故峰诊断小波变换模栩识别神经网络

Abstract:Thisarticleintroducesthedeve嘀ruentofsignalprocessingofmacinecondition,ofthenadeeaandmethods
ofmachineconditicnmonitoringandfaultdiagnosis.Anditanalyzestheiradvantagesanddisadvantages.Intheendthefuture
ispointedout.
Keywords:conditionmonitoringfaultdiagnosiswaveletfuzzyidentificationneutralnet

1引言2.2小波变换(WF)
自从“工业革命”以来，机器正逐步取代人手在工厂于一个给对定的函数x(0，它的小波变换如下:
里的作用，从事各种加工、操作和生产。机器运行状态的
好坏对产品质量、工厂的经济效益有着重要的影响。对CWT‘一“，二万号f.(OP(atb)dl(.，。，，
机器的运行状态进行监测，可以提前发现和排除故障，保中，P(0为式小波母函数。
证工厂的安全生产。机器出现故障后.需要及时准确地几年，小近波分析给故障诊断技术带来了新的方
找出故降原因，加以排除，迅速恢复生产，道免因停工带法[]。基于信号分析的故障诊断技术，由于小波分析其
来的损失。因此，机器状态监测与故障诊断技术一直受有变时域—频谱窗而更受关注。它将代替传统的FFT
到广泛重视，得到了很大的发展。本文详细介绍了机器方法，广泛应用于机械领城。不过，小波分析中的一个最
状态监侧与故降诊断技术的过去、现状和发展方向。大的问题是，如何产生稳定的小波母函数T(t)，这也是今
2机番状杏倍号处理的橄学工具后研究的一个重点。
数学作为分析研究问压的强有力的手段，在自然科3机诊设备监侧诊断棋式的发展
学技术的发展中起着重要的作用。在一定程度可以说，“工业革命自钾以来，随着检侧技术和手段的进步，尤
数学方法上的重大突破推动了自然科学技术的进步。在其是计算机技术和网络技术的发展，机器设备监测诊断
机器设备监侧和故障诊断中，数学工具的发展也为机器模式已经发生了本质的变化，大致可以分为3个阶段:
状态信号的处理提供了先进的手段。3.1第一代的单机监浏诊断模式(SMDS)
2.1傅立叶变换(DFr)机器逐步在取代手工在工厂中的地位后，对机器设
任意连续函数g(t)的傅立叶变换可用下式表示:备的状态监侧和故障诊断仅局限于“点到点”的诊断模
式，即对每一台机器由一个监测系统来控制。它是一个
封闭的系统，信息只在系统内部交流和处理。这种模式
G(f)=丁"孙)一“‘*。对于早期的小规模工厂还是可以实施的。它的缺点是，
傅立叶变换的出现，为信号处理提供了强有力的手每个系统的工作效率低，浪费了大量的人力、物力;而且
段，尤其是快速傅立叶变换(ITT)随着计算机技术的发随着工厂规模的扩大，机器数的增加，这种棋式的局限性
展，成为信号处理中的一个里程碑。基于n几的谱，估计日益突出。
早已成为模式识别中的常用的方法3.2第二代的分布式监浏诊断模式(DMDS)
但是，经典的傅立叶分析(包括nT)只适用于确定性着大规模随工厂和大型机电设备的出现,SMDS模式
的平稳信号，对于那些突变信号或非平稳信号，就难以得已不能满足需要，针对工厂的大型机电设备的功能分布
到希望的结果;同时，它分析的基础是依赖于整个信号.和地域分布的特点，人们在网络技术的基础上实现了分
在实际应用中有很大的局限性。于是，近年来人们发展布式监测诊断模式(DMDS)。它通过工业局域网将各个监
了小波分析。测现场的本地计算机互联起来，实现资源共享，分散监控

万方数据
储机电一体化2001年第1期
f
和集中操作、管理、诊断，提高了系统的工作效率。资源共双鸿(x,)义，征兆出现
享减少了人力、物力的浪费。它是一个相对开放的系统。风(x,)0x‘征兆未出现
但是，这种模式的缺点在于，它只存在于局域网内，不同的是，诊断矩于阵:内=鸿(x;)，即第i个征兆二‘对第]
工厂需要建立各自的监测诊断局域网，造成重复建设。个原因的肯定程度。诊断矩阵建立后，求出每种故障原
3.3第三代的远程监浏诊断模式(RAIDS)因中各有关征兆的从属度的值。最后，在各故障原因中