Phương pháp trích xuất đặc trưng lỗi vòng bi gồm các yếu tố trượt dựa trên biến đổi sóng trải nghiệm (EWT) và hàm ngưỡng arctangent

Springer Science and Business Media LLC - Tập 36 Số 4 - Trang 1693-1708 - 2022
Li, Chao1, Xu, Feiyun1, Yang, Hongxin1, Zou, Lei1
1School of Mechanical Engineering, Southeast University, Nanjing, China

Tóm tắt

Các hàm ngưỡng cứng và mềm có sự gián đoạn tại ngưỡng và sai lệch tại hệ số ước lượng sóng tương ứng. Nhắm vào vấn đề này, một phương pháp trích xuất đặc trưng lỗi vòng bi (REB) được đề xuất dựa trên biến đổi sóng trải nghiệm (EWT) và hàm ngưỡng arctangent (ATF). Đầu tiên, tín hiệu đầu vào được phân rã bằng EWT, và các chức năng chế độ nội tại (IMFs) chứa thông tin lỗi được chọn dựa trên các hệ số tương quan chéo và giá trị kurtosis của chúng. Thứ hai, các IMF đã chọn được lọc tiếng ồn bằng ATF. Cuối cùng, để trích xuất tần số đặc trưng của lỗi và xác định loại lỗi, các IMF đã được lọc tiếng ồn được gộp lại để tạo thành một tín hiệu tái cấu trúc phục vụ cho phân tích bao bọc. Sự vượt trội của phương pháp được đề xuất đã được xác minh trên các tín hiệu mô phỏng và tín hiệu lỗi thực tế (bao gồm hai trường hợp); phương pháp phát triển có hiệu quả cao trong việc lọc tiếng ồn và trích xuất đặc trưng lỗi.

Từ khóa

#vòng bi #trích xuất đặc trưng lỗi #biến đổi sóng trải nghiệm #hàm ngưỡng arctangent #tín hiệu mô phỏng #lọc tiếng ồn

Tài liệu tham khảo

citation_journal_title=IEEE Trans. Ind. Electron.; citation_title=Statistical spectral analysis for fault diagnosis of rotating machines; citation_author=L Ciabattoni; citation_volume=65; citation_issue=5; citation_publication_date=2018; citation_pages=4301-4310; citation_doi=10.1109/TIE.2017.2762623; citation_id=CR1 citation_journal_title=IEEE Trans. Ind. Electron.; citation_title=Fractional-order chaotic self-synchronization-based tracking faults diagnosis of ball bearing systems; citation_author=H-T Yau; citation_volume=63; citation_issue=6; citation_publication_date=2016; citation_pages=3824-3833; citation_doi=10.1109/TIE.2016.2522941; citation_id=CR2 citation_journal_title=J. Sound Vib.; citation_title=Support vector machine-based Grassmann manifold distance for health monitoring of viscoelastic sandwich structure with material ageing; citation_author=C Sun; citation_volume=368; citation_publication_date=2016; citation_pages=249-263; citation_doi=10.1016/j.jsv.2016.01.021; citation_id=CR3 citation_journal_title=IEEE Trans. Ind. Electron.; citation_title=A survey on wind turbine condition monitoring and fault diagnosis-part ii: signals and signal processing methods; citation_author=W Qiao, D Lu; citation_volume=62; citation_issue=10; citation_publication_date=2015; citation_pages=6546-6557; citation_doi=10.1109/TIE.2015.2422394; citation_id=CR4 citation_journal_title=Mech. Syst. Signal Process.; citation_title=Prognostics of gas turbine: a condition-based maintenance approach based on multi-environmental time similarity; citation_author=A Wan; citation_volume=109; citation_publication_date=2018; citation_pages=150-165; citation_doi=10.1016/j.ymssp.2018.02.027; citation_id=CR5 citation_journal_title=IEEE Trans. Power Electron.; citation_title=A data-driven fault diagnosis methodology in three-phase inverters for PMSM drive systems; citation_author=B Cai; citation_volume=32; citation_issue=7; citation_publication_date=2017; citation_pages=5590-5600; citation_doi=10.1109/TPEL.2016.2608842; citation_id=CR6 citation_journal_title=IEEE Trans. Inf. Theory; citation_title=De-noising by soft-thresholding; citation_author=D L Donoho; citation_volume=41; citation_issue=3; citation_publication_date=1995; citation_pages=613-627; citation_doi=10.1109/18.382009; citation_id=CR7 citation_journal_title=J. Am. Stat. Assoc.; citation_title=Adapting to unknown smoothness via wavelet shrinkage; citation_author=D L Donoho, I M Johnstone; citation_volume=90; citation_issue=432; citation_publication_date=1995; citation_pages=1200-1224; citation_doi=10.1080/01621459.1995.10476626; citation_id=CR8 citation_journal_title=J. Vib. Eng.; citation_title=Rolling bearing fault diagnosis based on improved wavelet threshold de-noising method and HHT; citation_author=Z Meng, S Li; citation_volume=32; citation_issue=14; citation_publication_date=2013; citation_pages=204-208; citation_id=CR9 citation_journal_title=Nucl. Eng. Technol.; citation_title=Gamma spectrum denoising method based on improved wavelet threshold; citation_author=B Xie; citation_volume=52; citation_issue=8; citation_publication_date=2020; citation_pages=1771-1776; citation_doi=10.1016/j.net.2020.01.025; citation_id=CR10 citation_journal_title=J. Geophys. Eng.; citation_title=Downhole microseismic signal denoising via empirical wavelet transform and adaptive thresholding; citation_author=J Li; citation_volume=15; citation_issue=6; citation_publication_date=2018; citation_pages=2469-2480; citation_doi=10.1088/1742-2140/aacf63; citation_id=CR11 citation_journal_title=Measurement; citation_title=Application of a new EWT-based denoising technique in bearing fault diagnosis; citation_author=S N Chegini, A Bagheri, F Najafi; citation_volume=144; citation_publication_date=2019; citation_pages=275-297; citation_doi=10.1016/j.measurement.2019.05.049; citation_id=CR12 citation_journal_title=Measurement; citation_title=Fault feature extraction and diagnosis of rolling bearings based on wavelet thresholding denoising with CEEMDAN energy entropy and PSO-LSSVM; citation_author=W Chen; citation_volume=172; citation_publication_date=2021; citation_pages=108901; citation_doi=10.1016/j.measurement.2020.108901; citation_id=CR13 citation_journal_title=J. Vib. Shock; citation_title=Blind denoising of 3D seismic signals based on the wave atom transform; citation_author=F He; citation_volume=38; citation_issue=8; citation_publication_date=2019; citation_pages=88-95; citation_id=CR14 citation_journal_title=Biomed. Signal Process. Control; citation_title=Classification of heart sounds using discrete time-frequency energy feature based on S transform and the wavelet threshold denoising; citation_author=P Chen, Q Zhang; citation_volume=57; citation_publication_date=2020; citation_pages=101684; citation_doi=10.1016/j.bspc.2019.101684; citation_id=CR15 citation_journal_title=J. Vib. Eng.; citation_title=Bearing fault signal denoising method of hierarchical adaptive wavelet threshold function; citation_author=P Wang; citation_volume=32; citation_issue=3; citation_publication_date=2019; citation_pages=548-556; citation_id=CR16 citation_journal_title=Mech. Syst. Signal Process.; citation_title=A de-noising method using the improved wavelet threshold function based on noise variance estimation; citation_author=H Liu; citation_volume=99; citation_publication_date=2018; citation_pages=30-46; citation_doi=10.1016/j.ymssp.2017.05.034; citation_id=CR17 citation_journal_title=Signal Processing; citation_title=An iterative wavelet threshold for signal denoising; citation_author=F M Bayer, A J Kozakevicius, R J Cintra; citation_volume=162; citation_publication_date=2019; citation_pages=10-20; citation_doi=10.1016/j.sigpro.2019.04.005; citation_id=CR18 citation_journal_title=Biometrika; citation_title=Ideal spatial adaptation by wavelet shrinkage; citation_author=D L Donoho, I M Johnstone; citation_volume=81; citation_issue=3; citation_publication_date=1994; citation_pages=425-455; citation_doi=10.1093/biomet/81.3.425; citation_id=CR19 citation_journal_title=IEEE Trans. Image Process.; citation_title=Adaptive wavelet thresholding for image denoising and compression; citation_author=S G Chang, B Yu, M Vetterli; citation_volume=9; citation_issue=9; citation_publication_date=2000; citation_pages=1532-1546; citation_doi=10.1109/83.862633; citation_id=CR20 citation_journal_title=Digit. Signal Process. A Rev. J.; citation_title=Wavelet-based denoising using subband dependent threshold for ECG signals; citation_author=S Poornachandra; citation_volume=18; citation_issue=1; citation_publication_date=2008; citation_pages=49-55; citation_doi=10.1016/j.dsp.2007.09.006; citation_id=CR21 citation_journal_title=IEEE Trans. Signal Process.; citation_title=Empirical wavelet transform; citation_author=J Gilles; citation_volume=61; citation_issue=16; citation_publication_date=2013; citation_pages=3999-4010; citation_doi=10.1109/TSP.2013.2265222; citation_id=CR22 citation_journal_title=Proc. R. Soc. London. Ser. A Math. Phys. Eng. Sci.; citation_title=A confidence limit for the empirical mode decomposition and Hilbert spectral analysis; citation_author=N E Huang; citation_volume=459; citation_issue=2037; citation_publication_date=2003; citation_pages=2317-2345; citation_doi=10.1098/rspa.2003.1123; citation_id=CR23 citation_journal_title=Mech. Syst. Signal Process.; citation_title=Application of CSA-VMD and optimal scale morphological slice bispectrum in enhancing outer race fault detection of rolling element bearings; citation_author=X Yan, M Jia; citation_volume=122; citation_publication_date=2019; citation_pages=56-86; citation_doi=10.1016/j.ymssp.2018.12.022; citation_id=CR24 citation_journal_title=Mech. Syst. Signal Process.; citation_title=Application of an improved maximum correlated kurtosis deconvolution method for fault diagnosis of rolling element bearings; citation_author=Y Miao; citation_volume=92; citation_publication_date=2017; citation_pages=173-195; citation_doi=10.1016/j.ymssp.2017.01.033; citation_id=CR25 citation_journal_title=Mech. Syst. Signal Process.; citation_title=A new performance evaluation scheme for jet engine vibration signal denoising; citation_author=M S Sadooghi, S Esmaeilzadeh Khadem; citation_volume=76–77; citation_publication_date=2016; citation_pages=201-212; citation_doi=10.1016/j.ymssp.2016.01.019; citation_id=CR26 citation_journal_title=Int. J. Adv. Manuf. Technol.; citation_title=Enhancement of rolling bearing fault diagnosis based on improvement of empirical mode decomposition denoising method; citation_author=R Abdelkader, A Kaddour, Z Derouiche; citation_volume=97; citation_issue=5–8; citation_publication_date=2018; citation_pages=3099-3117; citation_doi=10.1007/s00170-018-2167-7; citation_id=CR27 B. Wang, XJTU-SY Bearing Datasets, http://biaowang.tech/xjtu-sy-bearing-datasets/ . citation_journal_title=IEEE Transactions on Reliability; citation_title=A hybrid prognostics approach for estimating remaining useful life of rolling element bearings; citation_author=B Wang; citation_volume=69; citation_issue=1; citation_publication_date=2018; citation_pages=401-412; citation_doi=10.1109/TR.2018.2882682; citation_id=CR29