基于形態(tài)濾波和包絡分析的軸承故障診斷及其FPGA實現.pdf

1、智能化是現代機械設備監(jiān)控的主要發(fā)展趨勢，這就對各類機械設備的精密性提出了更高要求。軸承作為設備中必不可少的部件，在支承、旋轉等方面起著重要作用，即使微小故障無疑都會對設備整體造成嚴重損害。因此，采用更快速、更有效的實時監(jiān)控手段來盡早檢測出故障是關鍵問題。
　　本文從算法和硬件基礎兩方面來探討此問題，在算法方面以數學形態(tài)濾波器和包絡分析為主構建軸承診斷核心，硬件方面以FPGA作為系統(tǒng)搭載平臺。按照總體結構框架，本文主要章節(jié)均分為原理

2、和FPGA實現兩部分，圍繞著整體診斷系統(tǒng)展開，論文依次研究了數學形態(tài)濾波、希爾伯特變換和FFT的基本原理及其FPGA編程。數學形態(tài)濾波具備固有的并行實現結構，并且內部僅采用布爾運算，因此相比基于小波分析、經驗模態(tài)分解等技術的濾波方法具有明顯的速度優(yōu)勢。希爾伯特變換把一維信號從雙邊譜變成單邊譜，避免了頻譜浪費同時方便后續(xù)運算。FFT能將信號在頻域上依次展開，一旦發(fā)生故障，可以清晰的捕捉到軸承的故障頻率。
　　隨后，將以上算法按序結合

3、，構建了完整的快速軸承診斷處理系統(tǒng)，運用DSP Builder及Quartus II完成系統(tǒng)的總體Verilog編程，并對其運算精度進行了軟件仿真驗證。在應用分析章節(jié)，論文采用Altera公司生產的Stratix IV GX FPGA(EP4SGX230C2)開發(fā)板進行調試實驗。Stratix硬件相比基于DSP和PC機的故障檢測系統(tǒng)在處理速度和運算精度上優(yōu)勢明顯，保障了軸承故障在線監(jiān)測的快速性和準確性。
　　最后，使用Gam3es