【技术实现步骤摘要】
基于编码器传递误差信号的传动系统齿轮箱故障诊断方法
[0001]本公开属于行星齿轮箱故障诊断
，具体涉及一种基于编码器传递误差信号的传动系统齿轮箱故障诊断方法。
技术介绍
[0002]现有技术针对行星齿轮箱故障诊断常用振动传感器信号采集齿轮箱振动信号，已经开发出许多行之有效的故障诊断方法。然而，由于传动系统构造极其复杂，工作部件众多，剩余空间极其狭小，难以再安装振动传感器测量振动信号。此外，安装振动传感器也会增加传动系统的复杂性，振动传感器其本身也可能是一个故障源。因此，直接使用内置控制信号对传动系统锥齿轮箱进行故障诊断是一个可行的解决方法。编码器信号是一种最为常用的内置控制信号，使用编码器信号去做故障诊断具有许多优势。首先，编码器为一种运动测量设备，通常直接连接到被监测的关键部件中，因此传输路径较短，信号保真度相对更高。其次，与振动信号不同的是，编码器信号主要反应旋转机械的扭转振动行为，其对齿轮裂纹等早期故障引起的刚度损失会更敏感。最后，由于编码器已经安装在传动系统中，因此可以很容易的从控制系统访问其动态信号，不失为...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于编码器传递误差信号的传动系统齿轮箱故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：S100：采集传动系统行星齿轮箱的输入轴编码器信号E
in
(t)与输出轴编码器信号E
out
(t)；S200：根据输入轴编码器信号E
in
(t)与输出轴编码器信号E
out
(t)计算原始传递误差信号TE(t)，并对原始传递误差信号TE(t)进行去计数趋势与零均值化，得到信号TE
l
(t)；S300：对信号TE1(t)进行变分模态分解，提取代表转速波动趋势项的低频本征模态分量U
LF
(t)，使用信号TE1(t)减去低频本征模态分量U
Lr
(t)，得到解耦转速波动后的去趋势传递误差信号TE2(t)；S400：计算行星齿轮箱的转频、啮合频率以及各个零部件故障特征频率，以便后续根据故障特征频率比较幅值；S500：根据输入端编码器信号得到输入轴时标信号Pulse(t)，然后根据输入轴时标信号Pulse(t)对去趋势传递误差信号TE2(t)进行时域同步平均分析，得到时域同步平均信号，然后对其进行FFT频谱分析，观察啮合频率谐波分量及其边频带幅值，当故障状态的啮合频率和边频的幅值比正常状态均要大的时候判定存在故障。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优选的，步骤S100中，编码器为绝对式或增量式编码器，编码器线数在100线以上。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S200中，所述原始传递误差信号TE(t)的计算方法为：TE(t)＝E
in
(t)
‑
R
×
E
out
(t)，其中，R为输入轴到输出轴的减速比。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S200中，所述去计数趋势化为去掉原始传递误差信号TE(t)的线性趋势项，所述零均值化为去掉原始传递误差信号TE(t)的直流分量部分，如下式表示：其中，Detrend(
·
)表示从原始传递误差信号TE(t)的数据中去除最佳直线拟合线，Mean(
·
)表示求原始传递误差信号TE(t)的均值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S300中，所述变分模态分解通过构造与求解变分问题将信号分解为一系列的本征模态分量，其步骤为：S301：本征模态函数为有限带宽的调幅调频信号，记为：s
k
(t)＝a
k
(t)cos(φ
k
(t))其中，s
k
(t)为待求解信号，a
k
(t)为幅值函数，φ
k
(t)为相位函数；S302：所构造的变分问题表示为：S302：所构造的变分问题表示为：
其中，u
k
＝{u1，u2，...，u
k
}为分解得到的各个本征模态函数，f为原始待分解信号，ω
k
＝{ω1，ω2，...ω
k
}为各模态中心频率，δ(
·
)为Dirac Delta函数；符号*表示卷积运算；K为提取的目标本征模态函数的数量；j为虚数单位；π为圆周率；e为自然常数；S303：通过增广拉格朗日函数将所构造的变分问题的约束优化问题等效为无约束优化问题，增广拉格朗日函数表示为：其中，λ(t)为拉格朗日乘子，α为数据真实性约束的平衡参数；<
·
，
·<...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙闯，杨远贵，李亚松，许洪，陈雪峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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