一种基于小波变换的无刷直流电机故障信号特征提取方法

摘要

无刷直流电机具有体积小、效率高、出力大等优点,是新型高速旋转机械驱动装置的优选方案.同时基于它的科研和应用前景,高速无刷直流电机的研究被选为国防科技创新项目.然而高速无刷直流电机工作转速高、控制精度高,其故障信号又属于微弱突变信号,造成常规监测方法准确率偏低,成为制约高速无刷直流电机进一步发展的最大障碍.针对原有以傅立叶变换为基础的提取方法不能及时分辨高速旋转机械瞬时故障的弊端,本文提出了一种基于小波变换的故障信号特征提取方法.它利用小波变换擅长处理非平稳信号的特点,以其优良的时频局部化特性,将采集到的高速无刷直流电机信号分解成数个不同频层的信号.在不同频层下,根据不同尺度标准找寻故障信号的微弱瞬时特征,并引入了能量表示法,通过将不同频层的信号进行离散化,得到各频层的能量值来表示该层信号的状态.将采集信号的各频层能量值与标准信号的各频层能量值相比较,准确地发现隐藏在原始信号中的微弱突变信号.因此,本文设计的基于小波变换的高速无刷直流电机特征提取方法能及时准确找出淹没在多频段混叠信号中的故障信号,从而实时掌握无刷直流电机的运行状态,提高了它在高转速下运行状态监测的准确率及可靠性.