参数优化的组合形态-hat变换及其在风力发电机组故障诊断中的应用.pdfVIP

第52 卷第13 期 机 械 工 程 学 报 Vol.52 No.13 2 0 1 6 年 7 月 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING Jul. 2 0 1 6 DOI ：10.3901/JME.2016.13.103 参数优化的组合形态-hat 变换及其在风力发电机组 故障诊断中的应用* 鄢小安 贾民平 (东南大学机械工程学院 南京 211189) 摘要：开闭- 闭开组合形态滤波(Combination morphological filter, CMF)可以有效剔除振动信号中的脉冲干扰，顶帽(Top-hat, TH) 变换充分反映出信号周期性的冲击特征，借鉴此两种形态算子的理论思想，提出一种新的数学形态算子——组合形态-hat变 换。为准确描述形态学算子在振动检测应用中的理论依据，通过非线性滤波器频响特性的分析方法考察形态学算子的滤波性 质。此外，针对数学形态算子中结构元素的尺度按经验选择的问题，采用粒子群优化算法(Particle swarm optimization, PSO) 对组合形态-hat变换的结构元素尺度进行参数优化，提高数学形态算子在振动信号处理中的精确度。通过仿真信号和实测风 力发电机组振动信号的分析结果表明，参数优化的组合形态-hat变换在抑制背景噪声和提取冲击特征方面具备优良的性能， 并能够准确高效地识别出风力发电机组齿轮箱高速轴齿轮的磨损故障，具有一定的实际工程应用价值。 关键词：组合形态-hat变换；结构元素；粒子群优化；风力发电机组；故障诊断 中图分类号：TH17 Parameter Optimized Combination Morphological Filter-hat Transform and Its Application in Fault Diagnosis of Wind Turbine YAN Xiaoan JIA Minping (School of Mechanical Engineering, Southeast University, Nanjing 211189) Abstract ：Combination morphological filter (CMF) can effectively reject the impulse interference of vibration signal, and the result of top-hat transform can adequately reveal the periodical impact features. Based on the theory of the above two operators, a novel mathematical morphology operator named the combination morphological filter-hat transform is proposed. To accurately describe the theory basis of morphological operator in vibration detection applications, the filtering properties of morphological operators is investigated by using the analysis method of nonlinear filter frequency response characteristics. Furthermore, in view of the empirical selection of the structuring element of mathematical morphology operator, particle swarm optimization (PSO) is applied