截齿截割岩石过程中磨损状态识别研究

摘要

截齿磨损状况辨识是提高工程中所用机械设备的工作效率、整机的稳定性、安全性、可靠性及寿命预测重要基础。探寻截齿截割过程中蕴含的特征信息，是识别截齿状态和机器人智能化急需开展的基础性工作研究。
　　为了系统研究截割岩石的过程中截齿状态辨识理论的关键难题，设计一种截齿磨损实验系统，此实验系统中包含截齿截割实验台及声发射信号测试系统。根据相似原则，配制、浇筑不同比例的岩试件，并对试件进行抗压强度标定。为后续开展截齿截割岩石以及分析声发射信号提供重要基础。
　　开展截齿磨损实验，测试不同磨损状态截齿截割岩石过程中的声发射信号特征，采用时域、频域分析方法对信号特征进行研究，研究了不同磨损状态在截齿截割岩石的过程中声发射信号的时频域图演化规律。再通过小波包分解以及重构声发射信号，将声发射信号进行三层分解，提取明显频段空间能量，并将最大与次大能量之和占总能量的比值作为特征值，然后建立了声发射信号特征样本空间，为后续的截齿状态识别研究提供了重要依据。
　　建立了截齿磨损状态识别融合模型，研究模型中基本概率赋值函数、D-S合成规则及D-S证据理论判别准则。通过实验分析，比较单个证据体与多个证据体融合对截齿磨损状态识别的准确度，然后开展随机实验验证截齿磨损状态识别精度。通过实验验证表明，多个证据体信息融合对截齿磨损状态识别具有一定的优势，截齿磨损状态识别精度达到了90％，对提高截齿工作效率以及节能降耗提供了理论基础和技术方法。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 本课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本课题主要研究内容

1．4 技术路线

1．5 本章小结

2 截齿磨损实验设计及方案研究

2．1 实验系统设计

2．2 试件制备及物理力学性质标定

2．2．1 试件制备

2．2．2 试件物理力学性质标定

2．3 实验方案设计

2．4 本章小结

3 声发射信号提取与分析

3．1 声发射技术理论

3．2 声发射信号时域分析

3．3 声发射信号频域分析

3．4 实验数据分析

3．4．1 声发射信号时域特征分析

3．4．2 声发射信号频域特征分析

3．5 本章小结

4 基于小波分析的声发射信号研究

4．1 小波分析基础

4．1．1 小波变换

4．1．2 连续小波变换

4．1．3 离散小波变换

4．1．4 多分辨率分析与小波构造

4．1．5 小波包分析

4．2 小波基选取方法研究

4．3 基于小波包分析截齿磨损信号特征提取

4．3．1 声发射信号小波包分解与重构

4．3．2 声发射信号特征向量提取

4．4 声发射信号特征样本空间

4．5 本章小结

5 基于D-S证据理论信息融合截齿磨损状态识别

5．1 信息融合基本概念

5．2 D-S证据理论基本概念

5．2．1 识别框架

5．2．2 基本函数

5．2．3 D-S合成规则

5．3 截齿磨损状态识别融合模型

5．3．1 基本概率赋值函数构造

5．3．2 D-S证据理论的判别准则

5．4 实验分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简历

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