论文名称: 变转速下机械动态信息的自适应提取与状态评估

论文作者：西安交通大学 / 赵明

指导教师：林京《研究领域：机械动态测试与信号处理、机械故障诊断、结构健康监测、智能制造、机电系统可靠性。》

与平稳工况相比，变转速下机械设备的动态信号十分复杂，信号会出现调频、调幅、调相等非平稳特征，这些特征又往往相互耦合，使故障特征的提取变得十分困难。变转速下机械故障特征的提取既是许多行业机械装备故障诊断水平提升所迫切需要解决的技术瓶颈，也是当前国内外研究的热点问题。

本论文是在这一背景下，从故障信号的产生机理、信号的传播机制入手，通过研究转速波动对机械动态信号影响的本质，建立了机械故障瞬态幅、频、相信息的自适应提取方法，揭示了故障特征随设备转速的演化规律。这一研究工作为变转速下的机械故障诊断理论奠定了基础，并成功应用于转子裂纹特征提取、齿轮箱起停车故障诊断、变转速轴承故障诊断、数控机床传动链误差溯源等领域，获得了令人满意的效果。

1. 针对传统STFT方法存在瞬时转速估计精度不足的问题，提出了一种基于短时chirp-Fourier变换的自适应瞬时转速估计方法。该方法可根据信号的时频分布特性对信号进行自适应匹配分解，实现了机械设备瞬时转速的高效、精确估计。

2. 提出了一种适用于大转速波动的无键相阶次跟踪技术。利用该技术可摆脱传统阶次跟踪方法对键相信号的限制，为变转速故障诊断提供了有效工具。

3. 提出了一种基于STPD的齿轮箱起停车故障诊断技术，将故障引起的相位调制表征为转速和齿轮箱回转角度的联合分布函数，不仅可以更加有效地识别故障，而且能发掘设备的最佳转速测试区间。

4. 从滚动轴承的振动形成机理出发，建立了一种无键相包络阶次分析方法，有效解决了变转速下的滚动轴承诊断问题。

5. 将基于内置传感器信息的测试手段与非平稳信号处理方法相结合，形成了变转速下的机床传动误差测量与溯源技术，并开发了一套机床传动链动态误差测试系统。该系统已为多家机床制造企业解决了20多台/套机床的动态传动误差、多轴同步误差、装配误差的测量及溯源等问题，为产品的性能评估提供了一种有效工具。