tsaresidual

Остаточный сигнал синхронного во времени усредненного сигнала

Описание

пример

Y = tsaresidual(X,fs,rpm,orderList) вычисляет остаточный Y сигнала из сигнального вектора синхронного во времени усредненного (TSA) X использование частоты дискретизации fs, скорость вращения rpm, и порядки быть отфильтрованным orderList. Остаточный сигнал вычисляется путем удаления компонентов в orderList и их гармоники от X. Можно использовать Y далее извлекать индикаторы состояния вращающегося машинного оборудования для прогнозирующего обслуживания. Например, извлечение корневого среднеквадратического значения остаточного сигнала полезно в идентификации изменений в зависимости от времени, которые указывают на потенциальные отказы машины.

пример

Y = tsaresidual(X,t,rpm,orderList) вычисляет остаточный Y сигнала из сигнального вектора TSA X с соответствующими временными стоимостями в векторном t.

пример

Y = tsaresidual(XT,rpm,orderList) вычисляет остаточный Y сигнала из сигнала TSA, сохраненного в расписании XTxt должен содержать одну числовую переменную столбца.

пример

[Y,S] = tsaresidual(___) возвращает амплитудный спектр S из остаточного Y сигналаS вычисленное использование амплитудного спектра нормированного быстрого преобразования Фурье (FFT) Y.

пример

___ = tsaresidual(___,Name,Value) позволяет вам задавать дополнительные параметры с помощью одного или нескольких аргументов пары "имя-значение". Можно использовать этот синтаксис с любым из предыдущих аргументов ввода и вывода.

пример

tsaresidual(___) без выходных аргументов строит временной интервал и графики частотного диапазона необработанных и остаточных сигналов TSA.

Примеры

свернуть все

Считайте ходовую часть с шестью механизмами управляемой двигателем, который оснащен датчиком вибрации, как изображено на рисунке ниже. Механизм 1 на вале двигателя сцепляется с механизмом 2 с передаточным отношением 17:1. Итоговое передаточное отношение, то есть, отношение между механизмами 1 и 2 и механизмами 3 и 4, 51:1. Механизм 5, также на вале двигателя, сцепляется с механизмом 6 с передаточным отношением 10:1. Двигатель вращается на уровне 180 об/мин, и частота дискретизации датчика вибрации составляет 50 кГц. Чтобы получить сигнал, содержащий только запутывающие компоненты для механизмов 5 и 6, отфильтруйте компоненты сигнала из-за механизмов 1 и 2 и, 3 и 4 путем определения их передаточных отношений 17 и 51 в orderList. Компоненты сигнала, соответствующие вращению вала (порядок = 1), всегда неявно включаются в расчет.

rpm = 180;                                          
fs = 50e3;                                          
t = (0:1/fs:(1/3)-1/fs)';                           % sample times
orderList = [17 51];                                
f = rpm/60*[1 orderList 10];

На практике вы использовали бы результаты измерений, такие как сигналы вибрации, полученные из акселерометра. В данном примере сгенерируйте сигнал TSA X, который является симулированными данными из датчика вибрации, смонтированного на двигателе.

X = sin(2*pi*f(1)*t) + sin(2*pi*2*f(1)*t) + ...     % motor shaft rotation and harmonic
    3*sin(2*pi*f(2)*t) + 3*sin(2*pi*2*f(2)*t) + ... % gear mesh vibration and harmonic for gears 1 and 2
    4*sin(2*pi*f(3)*t) + 4*sin(2*pi*2*f(3)*t) + ... % gear mesh vibration and harmonic for gears 3 and 4
    2*sin(2*pi*10*f(1)*t);                          % gear mesh vibration for gears 5 and 6

Вычислите невязку сигнала TSA использование шага расчета, об/мин и порядков mesh, которые будут отфильтрованы.

Y = tsaresidual(X,t,rpm,orderList);

Выход Y вектор, содержащий сигнал mesh механизма и гармоники для механизмов 5 и 6.

Визуализируйте остаточный сигнал, необработанный сигнал TSA и их амплитудный спектр на графике.

tsaresidual(X,fs,rpm,orderList)

Figure contains 2 axes. Axes 1 with title Residual Signal contains 2 objects of type line. These objects represent Raw Signal, Residual Signal. Axes 2 with title Order Amplitude Spectrum contains 2 objects of type stem. These objects represent Raw Signal, Residual Signal.

Из амплитудного графика спектра наблюдайте следующие компоненты:

  • Отфильтрованный компонент в 17-м порядке и его гармоника в 34-м порядке

  • Второй отфильтрованный компонент в 51-м порядке и его гармоника в 102-м порядке

  • Остаточные компоненты mesh для механизмов 5 и 6 в 10-м порядке

  • Отфильтрованный компонент вала в 1-х и 2-х порядках

  • Амплитуды на графике спектра совпадают с амплитудами отдельных сигналов

В этом примере, sineWavePhaseMod.mat содержит данные модулируемой синусоиды фазы. XT расписание с данными о синусоиде и rpm используемый 60 об/мин. Синусоида имеет частоту 32 Гц, и отфильтровывать немодулируемую синусоиду, используйте 32 в качестве orderList.

Загрузите данные и необходимые переменные.

load('sineWavePhaseMod.mat','XT','rpm','orders')
head(XT,4)
ans=4×1 timetable
         Time          Data  
    ______________    _______

    0 sec                   0
    0.00097656 sec     0.2011
    0.0019531 sec     0.39399
    0.0029297 sec     0.57078

Обратите внимание на то, что временные стоимости в XT строго увеличиваются, равноотстоящий, и конечный.

Вычислите остаточный сигнал и его амплитудный спектр. Установите значение 'Domain' к 'frequency' поскольку порядки находятся в Гц.

[Y,S] = tsaresidual(XT,rpm,orders,'Domain','frequency')
Y=1024×1 timetable
         Time           Data   
    ______________    _________

    0 sec             2.552e-15
    0.00097656 sec     0.051822
    0.0019531 sec       0.10116
    0.0029297 sec       0.14566
    0.0039062 sec       0.18317
    0.0048828 sec       0.21188
    0.0058594 sec       0.23039
    0.0068359 sec       0.23776
    0.0078125 sec        0.2336
    0.0087891 sec       0.21803
    0.0097656 sec       0.19174
    0.010742 sec         0.1559
    0.011719 sec        0.11215
    0.012695 sec       0.062503
    0.013672 sec      0.0092782
    0.014648 sec      -0.045032
      ⋮

S = 1024×1 complex

  -0.0000 + 0.0000i
   0.0000 + 0.0000i
   0.0000 + 0.0000i
   0.0000 + 0.0000i
   0.0000 + 0.0000i
  -0.0000 - 0.0000i
  -0.0000 + 0.0000i
   0.0000 + 0.0000i
  -0.0000 - 0.0000i
   0.0000 + 0.0000i
      ⋮

Выход Y расписание, которое содержит остаточный сигнал, то есть, сигнал фазовой модуляции, в то время как S вектор, который содержит амплитудный спектр остаточного Y сигнала.

В этом примере, sineWaveAmpMod.mat содержит данные модулируемой синусоиды амплитуды. X вектор с модулируемыми данными о синусоиде амплитуды, полученными на скорости вала 60 об/мин. Немодулируемая синусоида имеет частоту 32 Гц и амплитуду 1,0 модулей.

Загрузите данные и постройте остаточный сигнал модулируемого TSA амплитуды, сигнализируют о X. Чтобы получить остаточный сигнал, отфильтруйте немодулируемую синусоиду путем определения частоты 32 Гц в orderList. Установите значение 'Domain' к 'frequency'.

load('sineWaveAmpMod.mat','X','t','rpm','orderList')
tsaresidual(X,t,rpm,orderList,'Domain','frequency');

Figure contains 2 axes. Axes 1 with title Residual Signal contains 2 objects of type line. These objects represent Raw Signal, Residual Signal. Axes 2 with title Amplitude Spectrum contains 2 objects of type stem. These objects represent Raw Signal, Residual Signal.

Из графика наблюдайте форму волны и амплитудный спектр остаточных и необработанных сигналов, соответственно.

Входные параметры

свернуть все

Сигнал синхронного во времени усредненного (TSA) в виде вектора. Синхронный во времени усредненный сигнал вычисляется от длинного и относительно периодического необработанного сигнала до синхронизации, передискретизации и усреднения. Для получения дополнительной информации о сигналах TSA смотрите tsa.

Синхронное во времени усреднение является удобным методом сокращения фонового шума спектра комплексных сигналов. Это эффективно при концентрации полезной информации, которая может быть извлечена из сигнала временной области для прогнозирующего обслуживания. Синхронизация обычно требует сигнала импульса тахометра в дополнение к необработанным данным о датчике. Сигнал TSA изображает измерения в равномерно распределенных угловых положениях по одному обороту вала интереса.

Сигнал времени, синхронного усредненного (TSA) в виде расписания. XT должен содержать одно числовое соответствие переменной столбца сигналу TSA. Временные стоимости в XT должен строго увеличиваться, равноотстоящий, и конечный.

Частота дискретизации TSA сигнализирует в Герц в виде положительной скалярной величины.

Шаги расчета TSA сигнализируют в виде положительной скалярной величины или вектора из положительных значений.

Если t :

  • Положительная скалярная величина, это содержит временной интервал или длительность между выборками. Необходимо задать t как duration переменная.

  • Вектор из положительных значений, это содержит шаги расчета, соответствующие элементам в X. Временные стоимости должны строго увеличиваться, равноотстоящий, и конечный. Можно задать t как double или duration переменная.

Скорость вращения вала в виде положительной скалярной величины. tsaresidual использует пропускную способность, равную скорости вала вокруг частот интереса отфильтровать нежелательные частотные составляющие от сигнала TSA. Компоненты сигнала, соответствующие этой частоте, то есть, order = 1 всегда отфильтровываются.

Задайте rpm в оборотах в минуту.

Порядки, которые будут отфильтрованы из TSA, сигнализируют в виде вектора из положительных целых чисел. Выберите порядки и гармоники, которые будут отфильтрованы из сигнала TSA путем наблюдения их на амплитудном графике спектра. Например, задайте orderList когда известная mesh заказывает в зубчатой передаче, чтобы отфильтровать известные компоненты и их гармоники. Для получения дополнительной информации смотрите, Находят и Визуализируют Остаточный Сигнал Составного Сигнала TSA. Задайте модули orderList путем выбора соответствующего значения для 'Domain'.

Аргументы в виде пар имя-значение

Задайте дополнительные разделенные запятой пары Name,Value аргументы. Name имя аргумента и Value соответствующее значение. Name должен появиться в кавычках. Вы можете задать несколько аргументов в виде пар имен и значений в любом порядке, например: Name1, Value1, ..., NameN, ValueN.

Пример: …,'NumRotations',5

Количество вала и механизма, поймавшего в сети гармоники частоты, которые будут отфильтрованы в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'NumHarmonics'и положительное целое число. Измените 'NumHarmonics'если ваш сигнал TSA содержит больше чем две известных гармоники компонентов, которые будут отфильтрованы.

Количество вращений вала в TSA сигнализирует в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'NumRotations'и положительное целое число. Измените 'NumRotations'если ваш вход X или XT содержит данные больше чем для одного вращения вала механизма драйвера. Функция использует 'NumRotations'чтобы определить количество вращений, которые покажут на оси X графика. Фильтрация приводит к Y не затронуты этим значением.

Модули orderList значения в виде разделенной запятой пары, состоящей из 'Domain'и одно из следующего:

  • 'frequency', если порядки в orderList заданы как частоты в модулях Герц.

  • 'order', если порядки в orderList заданы как количество вращений относительно значения rpm. Например, если скорость вращения управляемого механизма задана как фактор об/мин механизма драйвера, задайте 'Domain'как 'order'. Кроме того, выберите 'order' если вы выдерживаете сравнение, данные получили из машин, действующих на различных скоростях.

Выходные аргументы

свернуть все

Остаточный сигнал сигнала TSA, возвращенного как:

  • Вектор, когда сигнал TSA задан как векторный X

  • Расписание, когда сигнал TSA задан как расписание XT

Остаточный сигнал вычисляется путем удаления компонентов в orderList и вал сигнализирует наряду с их соответствующими гармониками от X. Можно использовать Y далее извлекать индикаторы состояния вращающегося машинного оборудования для прогнозирующего обслуживания. Например, извлечение корневого среднеквадратического значения остаточного сигнала полезно в идентификации изменений в зависимости от времени, которые указывают на потенциальные отказы машины. Для получения дополнительной информации о как Y вычисляется, см. Алгоритмы.

Амплитудный спектр остаточного сигнала, возвращенного как вектор. S нормированное быстрое преобразование Фурье Y сигналаS имеет ту же длину, как вход TSA сигнализирует о X. Для получения дополнительной информации о как S вычисляется, см. Алгоритмы.

Алгоритмы

Residual Signal

Остаточный сигнал вычисляется из сигнала TSA путем удаления следования из спектра сигнала:

  • Частота вала и ее гармоники

  • Частоты сцеплений механизма и их гармоники

Частоты удалены путем вычисления дискретного преобразования Фурье (DFT) и обнуления значений спектра на заданных частотах. tsaresidual использует пропускную способность, равную скорости вала вокруг частот интереса отфильтровать нежелательные частотные составляющие, как упомянуто в [4].

Amplitude Spectrum

Амплитудный спектр остаточного сигнала вычисляется можно следующим образом,

S = fft(Y)длина(Y)*2

Здесь, Y остаточный сигнал.

Ссылки

[1] Макфадден, P.D. "Исследование Метода для Раннего Обнаружения Отказа в Механизмах Обработкой сигналов Среднего значения области Времени Запутывающей Вибрации". Аэро Движение Технический Меморандум 434. Мельбурн, Австралия: Аэронавигационные Научно-исследовательские лаборатории, апрель 1986.

[2] Večeř, P., Марсель Крейдл и R. Šmíd. "Индикаторы состояния для Систем мониторинга Коробки передач". Протоколы Polytechnica 45.6 (2005), страницы 35-43.

[3] Zakrajsek, J. J. Таунсенд, D. P. и палубное судно, H. J. "Анализ методов обнаружения отказа механизма в применении к делающим ямки данным об отказе усталости". Технический меморандум 105950. НАСА, апрель 1993.

[4] Zakrajsek, Джеймс Дж. "Расследование механизма поймал в сети методы предсказания отказа". OH Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства Кливленд Научно-исследовательский центр Льюиса, 1989. № NASA-E-5049.

Смотрите также

|

Введенный в R2018b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте