柴油机振动信号的自适应处理0合金模具

柴油机振动信号的自适应处理

柴油机振动信号的自适应处理 2011年12月09日 来源： 为了检测柴油机的工作状态，对其性能信号的测量和分析是十分必要的。振动信号由于测量简便而得到广泛的应用。然而也正是由于其检测简便，只需在机体表面便可以测量，而不能直接测到机体内部，因而所得到的是一种间接的信号。然而，柴油机是一种非常复杂的机械系统，运动部件多因而振动源也多，如缸内爆发振动、阀的撞击振动、流体流动振动、传动件的啮合振动以及机体及各部件的固有振动等，所测得的信息十分丰富，当然也包括有相当多的干扰。图1为PZ12V190B型柴油机在缸盖上测得的一个工作循环的时域图形a、频域图形b及仅爆发段信号的频域图形c。由图中可以看出，两者的频域图形是不相同的，说明柴油机在不同的各个阶段有着不同的振动特性。当我们研究其中某段的振动时，要抓住其主要的振动特征，特别是爆发段是柴油机最主要的工作段，有必要对它进行细致地分析。但爆发段时间短，采集到的数据样本小，因而分辨率较低。现文采用信号自适应噪声信号对消的方法对它进行处理，用以突出主要信号，便于分析。a　时域图形　b　频域图形　c　爆发信号的频域图形图1　柴油机缸盖的振动图形1　信号的自适应处理方法 1.1　自适应系统　　自适应系统实质上是一可调系统。通过对系统的调节，使已知的输入信号通过该系统后，输出信号达到某种预期的要求。自适应系统有多种形式，图2为本次所使用的自适应辨识系统，其中，xi为输入信号；yi为输出信号；di为标准信号；ei为误差。图2　自适应辨识系统　　自适应系统的工作原理可简述为：通过对系统的调节使系统的输出误差ei为最小。 1.2　理论推导　　自适应系统采用N阶线性组合系统，其线性系统理论，系统的输出、误差和方差为式中，W＝{w1,w2,...,wN}T为线性组合系统的系统系数。　　对式(3)取数学期望(集平均) (4)式(4)对W求导数并令其为零， (5)即 RNNW＝PN， (6)式中，RNN＝E(x2i）为自相关矩阵；PN＝E．（dixi）为互相关向量。　　由式(6)就可以求出自适应系统的系统系数W。 1.3　自适应信号对消处理步骤　　自适应对消是自适应辨识的一种应用，由自适应辨识系统得到输出后，只需将输出信号从输入信号中减去，便可得到对消后的信号，具体计算步骤为：　　a)　选取柴油机的振动信号xi及标准信号di。　　b)　建立自相关矩阵RNN与互相关向量PN。　　c)　求解方程(6)，求得对消系统的系统系数W。　　d)　由式(1)求系统的输出yi。　　e)　对消(即xi－yi)。2　柴油机振动信号的自适应对消处理　　图3为在对某PZ12V190B型柴油机缸盖上测得的时域振动信号(图1)对消后的图形，其中图1a为时域图形

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