gearConditionMetrics

Стандартные показатели для контроля состояния зубчатых колес

свернуть все на странице

Синтаксис

gearMetrics = gearCondition Metrics (X)

gearMetrics = gearConditionMetrics (T)

gearMetrics = gearCondition Metrics (___, имя, значение)

gearMetrics = gearCondition Metrics (T, sigVar, diffVar, regVar, resVar)

gearMetrics = gearCondition Metrics (___, «SortBy», sortStartValue)

[gearMetrics, info] = gearCondition Metrics (___)

Описание

пример

gearMetrics = gearConditionMetrics(X) возвращает метрики контроля состояния зубчатой передачи gearMetrics использование данных вибрации в массиве ячеек X. gearConditionMetrics предполагает, что каждый элемент ячейки в X содержит столбцы усредненных по времени (TSA), разностных, регулярных и остаточных сигналов в их соответствующем порядке. Если сигналы не в том же порядке, то используйте Name,Value аргументы пары.

пример

gearMetrics = gearConditionMetrics(T) вычисляет метрики контроля состояния зубчатой передачи gearMetrics из набора данных вибрации T. gearConditionMetrics предполагает, что T содержит столбцы TSA, разностных, регулярных и остаточных сигналов в их соответствующем порядке. Если сигналы не в том же порядке, то используйте Name,Value аргументы пары.

пример

gearMetrics = gearConditionMetrics(___,Name,Value) позволяет задать дополнительные параметры, используя один или несколько аргументов пары имя-значение.

пример

gearMetrics = gearConditionMetrics(T,sigVar,diffVar,regVar,resVar) вычисляет метрики контроля состояния зубчатой передачи gearMetrics из набора данных вибрации T. Использовать [] или '' пропустить сигнал в вычислениях. Например, если набор данных T содержит только TSA и обычный сигнал, используйте синтаксис следующим образом.

gearMetrics = gearConditionMetrics(T,sigVar,[],regVar,[])

пример

gearMetrics = gearConditionMetrics(___,'SortBy',sortByValue) позволяет задать хронологический порядок историй сигналов с помощью sortByValue. NA4 зависит от хронологического порядка данных вибрации с gearConditionMetrics использует предыдущие наборы данных вплоть до текущего индекса для вычисления метрики.

пример

[gearMetrics,info] = gearConditionMetrics(___) также возвращает структуру info содержащий информацию о таблице или fileEnsembleDatastore объектные переменные, назначенные различным сигналам.

Примеры

свернуть все

Извлечь метрики контроля состояния зубчатой передачи из сигналов вибрации

Открыть сценарий в реальном времени

Рассмотрим трансмиссию с шестью зубчатыми колесами, приводимыми в движение двигателем, оснащенным датчиком вибрации, как показано на рисунке ниже. Шестерня 1 на валу двигателя входит в зацепление с шестерней 2 с передаточным отношением 17:1. Конечное передаточное число, то есть отношение между шестернями 1 и 2 и шестернями 3 и 4, составляет 51:1. Шестерня 5, также на валу двигателя, входит в зацепление с шестерней 6 с передаточным отношением 10:1. Двигатель вращается со скоростью 180 об/мин, а частота дискретизации датчика вибрации составляет 50 кГц.

Создайте набор данных.

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 используются измеренные данные, такие как сигналы вибрации, полученные с акселерометра. В этом примере генерируется сигнал TSA X, которые являются моделируемыми данными от датчика вибрации, установленного на двигателе, и затем вычисляют разность, регулярные и остаточные сигналы. Сохраните сигналы в предварительно назначенной таблице.

T = table('Size',[10 4],'VariableTypes',{'cell','cell','cell','cell'},'VariableNames',{'TSA','Diff','Reg','Res'});
for k = 1:10
    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*(k/6)*sin(2*pi*10*f(1)*t) + randn(size(t))/5;    % gear mesh vibration for gears 5 and 6 and noise
  res = tsaresidual(X, fs, rpm, orderList);
  dif = tsadifference(X, fs, rpm, orderList);
  reg = tsaregular(X, fs, rpm, orderList);
  
  T(k,'TSA') = {X};
  T(k,'Diff') = {dif};
  T(k,'Reg') = {reg};
  T(k,'Res') = {res};
end
T

T=10×4 table
          TSA                 Diff                Reg                 Res       
    ________________    ________________    ________________    ________________

    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}
    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}
    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}
    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}
    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}
    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}
    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}
    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}
    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}
    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}    {16666x1 double}

T является таблицей 10x4, где каждый элемент является массивом ячеек.

Вычислите метрики контроля состояния зубчатой передачи, используя набор данных в таблице T.

[gearMetrics1,info1] = gearConditionMetrics(T,'SignalVariable','TSA','DifferenceVariable','Diff','RegularVariable','Reg','ResidualVariable','Res')

gearMetrics1=10×9 table
     RMS      Kurtosis    CrestFactor     FM4       M6A       M8A       FM0      EnergyRatio     NA4  
    ______    ________    ___________    ______    ______    ______    ______    ___________    ______

    5.1119      2.074       2.4377       2.4633    9.0009     42.31    1.5499     0.060057      2.4637
    5.1272      2.087       2.4819       1.9331    4.9869    15.634    1.5785      0.10044      4.1973
    5.1526      2.102       2.4744       1.7084    3.6211    8.8635    1.5881      0.14423      5.5871
    5.1877     2.1264       2.5443         1.63    3.1749    6.9296    1.6424      0.18889      6.7318
    5.2385     2.1566       2.5985       1.5861    2.9421    6.0165    1.6937      0.23407      7.6258
    5.2953     2.1879        2.605       1.5604    2.8046    5.4734    1.7211      0.28052      8.3807
     5.365     2.2277       2.6551       1.5423    2.7169    5.1619    1.7761      0.32511      8.8352
    5.4425     2.2574       2.6428       1.5356    2.6796     5.016    1.7945      0.37196      9.3879
    5.5269     2.2891       2.7112       1.5269    2.6344    4.8502    1.8614      0.41819      9.7477
    5.6219     2.3214       2.6979       1.5202    2.6015    4.7342    1.8892      0.46377      10.022

info1 = struct with fields:
    DifferenceVariable: 'Diff'
       RegularVariable: 'Reg'
      ResidualVariable: 'Res'
        SignalVariable: 'TSA'
                SortBy: ''

Обратите внимание, что показатели зубчатой передачи изменяются из-за неисправности зубчатой сетки между зубчатыми колесами 5 и 6. NA4 значение является очень чувствительным к отказу и его распространению, поскольку оно значительно увеличивается по сравнению с различными наборами данных.

info1 содержит информацию о переменных, которые использовались для вычисления метрик.

Кроме того, можно вычислить метрики, используя следующий синтаксис.

[gearMetrics2,info2] = gearConditionMetrics(T,'TSA','Diff','Reg','Res')

gearMetrics2=10×9 table
     RMS      Kurtosis    CrestFactor     FM4       M6A       M8A       FM0      EnergyRatio     NA4  
    ______    ________    ___________    ______    ______    ______    ______    ___________    ______

    5.1119      2.074       2.4377       2.4633    9.0009     42.31    1.5499     0.060057      2.4637
    5.1272      2.087       2.4819       1.9331    4.9869    15.634    1.5785      0.10044      4.1973
    5.1526      2.102       2.4744       1.7084    3.6211    8.8635    1.5881      0.14423      5.5871
    5.1877     2.1264       2.5443         1.63    3.1749    6.9296    1.6424      0.18889      6.7318
    5.2385     2.1566       2.5985       1.5861    2.9421    6.0165    1.6937      0.23407      7.6258
    5.2953     2.1879        2.605       1.5604    2.8046    5.4734    1.7211      0.28052      8.3807
     5.365     2.2277       2.6551       1.5423    2.7169    5.1619    1.7761      0.32511      8.8352
    5.4425     2.2574       2.6428       1.5356    2.6796     5.016    1.7945      0.37196      9.3879
    5.5269     2.2891       2.7112       1.5269    2.6344    4.8502    1.8614      0.41819      9.7477
    5.6219     2.3214       2.6979       1.5202    2.6015    4.7342    1.8892      0.46377      10.022

info2 = struct with fields:
    DifferenceVariable: 'Diff'
       RegularVariable: 'Reg'
      ResidualVariable: 'Res'
        SignalVariable: 'TSA'
                SortBy: ''

Показатели состояния вычислительной передачи из хранилища данных ансамбля

Открыть сценарий в реальном времени

Рассмотреть gearData.zipколлекция из 9 наборов данных, где каждый файл содержит отдельные расписания для TSA, разностных, регулярных и остаточных сигналов.

Извлеките сжатые файлы, прочитайте данные в расписаниях и создайте fileEnsembleDatastore с использованием данных расписания. Дополнительные сведения о создании хранилища данных ансамбля файлов см. в разделе fileEnsembleDatastore.

unzip gearData.zip;
ens = fileEnsembleDatastore(pwd,'.mat');
% Make sure that the function for reading data is on path
addpath(fullfile(matlabroot,'examples','predmaint','main')) 
ens.ReadFcn = @readData;
ens.DataVariables = {'TSA','Diff','Reg','Res'};
ens.SelectedVariables = ens.DataVariables;

Вычислите метрики состояния зубчатой передачи, используя данные в хранилище данных ансамбля.

[gearMetrics,info] = gearConditionMetrics(ens,'SignalVariable','TSA','DifferenceVariable','Diff','RegularVariable','Reg','ResidualVariable','Res')

gearMetrics=9×9 table
     RMS      Kurtosis    CrestFactor     FM4       M6A       M8A       FM0      EnergyRatio     NA4  
    ______    ________    ___________    ______    ______    ______    ______    ___________    ______

    5.1119     2.0734       2.3417       2.4977    9.3854    45.859    1.4919     0.060189      2.4981
    5.1271      2.086       2.3714       1.9236    4.9222    15.262    1.5155      0.10018      4.1509
    5.1526      2.101       2.3938       1.7199    3.6873    9.1708    1.5398      0.14418      5.6187
    5.1882     2.1247       2.4128       1.6283    3.1667    6.9051    1.5589      0.18951      6.7806
     5.238     2.1572         2.45       1.5816    2.9135    5.8919    1.5994      0.23373      7.5444
    5.2947     2.1888       2.4253       1.5571    2.7877    5.4113    1.5956      0.28007      8.3138
    5.3657      2.226       2.4526       1.5443    2.7251    5.1856    1.6297      0.32562      8.8783
    5.4421     2.2564        2.447       1.5341    2.6718    4.9888    1.6549      0.37177      9.3428
    5.5254     2.2867       2.4349       1.5269    2.6354    4.8572    1.6763      0.41747      9.6986

info = struct with fields:
    DifferenceVariable: 'Diff'
       RegularVariable: 'Reg'
      ResidualVariable: 'Res'
        SignalVariable: 'TSA'
                SortBy: ''

Выходная таблица содержит 9 строк метрик, где каждая строка соответствует одному набору данных.

rmpath(fullfile(matlabroot,'examples','predmaint','main')) % Reset path

Входные аргументы

свернуть все

`X` - Набор данных вибрации
массив ячеек матриц | массив ячеек расписаний

Набор данных вибрации, определенный как массив ячеек матриц или расписаний, где каждая ячейка содержит сигналы, соответствующие одному времени в исторической записи. Каждый элемент ячейки в X содержит столбцы вибрационных данных, представляющих комбинацию TSA, разностных, регулярных и остаточных сигналов.

`T` - Набор данных вибрации
расписание | таблица векторов | таблица таблиц/расписаний | `fileEnsembleDatastore` объект

Набор данных о вибрации, указанный в расписании, таблице векторов, таблице таблиц/расписаний или fileEnsembleDatastore объект. Каждый член (ряд) T содержит сигналы, соответствующие одному времени в записи истории. Когда T является таблицей, каждый элемент таблицы содержит вектор сигнала или таблицу/расписание с одной переменной числового столбца. Переменные таблицы представляют TSA, разностные, регулярные и остаточные сигналы.

Когда T является единым расписанием, gearConditionMetrics интерпретирует его как одну ячейку того же расписания. Например, рассмотрим один график TT. Команда gearConditionMetrics(TT) интерпретируется как gearConditionMetrics({T}).

`sigVar` - переменная сигнала TSA
строка | символьный массив

Переменная сигнала TSA, заданная как строка или символьный массив. sigVar эквивалентно 'SignalVariableПара имя-значение.

`diffVar` - Разностная переменная сигнала
строка | символьный массив

Переменная разностного сигнала, заданная как строка или символьный массив. diffVar эквивалентно 'DifferenceVariableПара имя-значение.

`regVar` - Переменная регулярного сигнала
строка | символьный массив

Переменная регулярного сигнала, заданная как строка или символьный массив. regVar эквивалентно 'RegularVariableПара имя-значение.

`resVar` - Переменная остаточного сигнала
строка | символьный массив

Переменная остаточного сигнала, заданная как строка или символьный массив. resVar эквивалентно 'ResidualVariableПара имя-значение.

`sortByValue` - Значение `'SortBy'`
последовательность

Значение 'SortBy', указано как строка. Дополнительные сведения см. в разделеSortBy'.

Аргументы пары «имя-значение»

Укажите дополнительные пары, разделенные запятыми Name,Value аргументы. Name является именем аргумента и Value - соответствующее значение. Name должен отображаться внутри кавычек. Можно указать несколько аргументов пары имен и значений в любом порядке как Name1,Value1,...,NameN,ValueN.

Пример: …,'SortBy','FaultCode'

`'SignalVariable'` - переменная сигнала TSA
первый столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

Переменная сигнала TSA, заданная как разделенная запятыми пара, состоящая из 'SignalVariable«и строка или символьный массив».

'SignalVariable"" должно быть допустимым именем переменной таблицы, если набор данных указан как таблица или расписание ". Когда данные указаны как массив ячеек матриц, значения ’Var1’,’Var2’,... может использоваться для ссылки на столбцы данных. Если 'SignalVariable'не указан, gearConditionMetrics предполагает, что первый столбец данных содержит сигнал TSA.

RMS, Kurtosis, Crest Factor, и FM0 метрики требуют сигнала TSA для вычисления. Если сигнал TSA недоступен, gearConditionMetrics прибыль NaN для этих метрик.

`'DifferenceVariable'` - Разностная переменная сигнала
второй столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

Разностная переменная сигнала, заданная как разделенная запятыми пара, состоящая из 'DifferenceVariable«и строка или символьный массив».

'DifferenceVariable"" должно быть допустимым именем переменной таблицы, если набор данных указан как таблица или расписание ". Когда данные указаны как массив ячеек матриц, значения ’Var1’,’Var2’,... может использоваться для ссылки на столбцы данных. Если 'DifferenceVariable'не указан, gearConditionMetrics предполагает, что второй столбец данных содержит разностный сигнал.

FM4, M6A, M8A и Energy Ratio метрики требуют разностного сигнала для вычисления. Если разностный сигнал недоступен, gearConditionMetrics прибыль NaN для этих метрик.

Для получения дополнительной информации о разностных сигналах см. tsadifference.

`'RegularVariable'` - Переменная регулярного сигнала
третий столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

Переменная регулярного сигнала, заданная как разделенная запятыми пара, состоящая из 'RegularVariable«и строка или символьный массив».

'RegularVariable"" должно быть допустимым именем переменной таблицы, если набор данных указан как таблица или расписание ". Когда данные указаны как массив ячеек матриц, значения ’Var1’,’Var2’,... может использоваться для ссылки на столбцы данных. Если 'RegularVariable'не указан, gearConditionMetrics предполагает, что третий столбец данных содержит регулярный сигнал.

FM0 и Energy Ratio метрики требуют регулярного сигнала для вычисления. Если обычный сигнал недоступен, gearConditionMetrics прибыль NaN для этих метрик.

Для получения дополнительной информации о регулярных сигналах см. tsaregular.

`'ResidualVariable'` - Переменная остаточного сигнала
четвертый столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

Переменная остаточного сигнала, заданная как разделенная запятыми пара, состоящая из 'ResidualVariable«и строка или символьный массив».

'ResidualVariable"" должно быть допустимым именем переменной таблицы, если набор данных указан как таблица или расписание ". Когда данные указаны как массив ячеек матриц, значения ’Var1’,’Var2’,... может использоваться для ссылки на столбцы данных. Если 'ResidualVariable'не указан, gearConditionMetrics предполагает, что четвертый столбец данных содержит остаточный сигнал.

NA4 метрика требует остаточного сигнала для вычисления. Если остаточный сигнал недоступен, gearConditionMetrics прибыль NaN для NA4.

Для получения дополнительной информации об остаточных сигналах см. tsaresidual.

`'SortBy'` - Переменная порядка сигналов
'' (по умолчанию) | строка

Переменная порядка сигналов, заданная как разделенная запятыми пара, состоящая из 'SortBy"и строка. Использовать 'SortBy«упорядочивать истории сигналов в порядке возрастания, только когда входной набор данных» T - таблица векторов или таблица таблиц/расписаний. gearConditionMetrics сортировка строк в порядке возрастания относительно 'SortBy'перед вычислением gearMetrics. Значение в указанном столбце таблицы должно быть допустимым вводом в 'SortBy. Дополнительные сведения см. в разделе sort.

Если 'SortBy«не указан или если набор данных является массивом ячеек или» fileEnsembleDatastore, то истории сигналов предполагаются в порядке возрастания, то есть более старые данные вверху.

Выходные аргументы

свернуть все

`gearMetrics` - Показатели контроля состояния зубчатых колес
стол

Метрики контроля состояния зубчатого колеса, возвращенные в виде таблицы, где каждая строка соответствует соответствующему элементу в X или T. gearConditionMetrics возвращает следующие метрики мониторинга состояния:

Вычислено по сигналу TSA

Root-Mean Square (RMS) - Указывает общее состояние коробки передач на более поздних стадиях деградации. RMS чувствителен к нагрузке на коробку передач и изменению скорости.
Kurtosis - нормированный момент четвертого порядка сигнала, указывающий на основные пики в амплитудном распределении. Сигнал, состоящий исключительно из гауссова распределенного шума, имеет приблизительное значение куртоза, равное 3. Kurtosis более высокие значения для поврежденных зубчатых передач из-за резких пиков амплитудного распределения сигнала.
Crest Factor (CF) - Отношение пикового значения сигнала к RMS значение, которое указывает на ранние признаки повреждения, особенно когда сигналы вибрации проявляют импульсивные черты.

Вычислено по разностному сигналу

FM4 - Описывает максимальную или плоскую амплитуду разностного сигнала. FM4 нормализуется квадратом дисперсии и обнаруживает неисправности, изолированные только от конечного числа зубьев в зубчатой сетке.
M6A - Описывает максимальную или плоскую амплитуду разностного сигнала. M6A нормализуется кубом дисперсии и указывает на повреждение поверхности компонентов вращающейся машины.
M8A - Улучшенная версия M6A индикатор. M8A нормализуется четвертой степенью дисперсии.

Вычислено на основе комбинации сигналов

FM0 - Сравнивает отношение пикового значения сигнала TSA к энергии регулярного сигнала. FM0 определяет основные аномалии, такие как поломка зуба или тяжелый износ, в схеме зацепления зубчатого колеса.
Energy Ratio (ER) - Отношение между энергией разностного сигнала и энергией регулярной составляющей сетки. Energy Ratio указывает на сильный износ, при котором повреждено множество зубьев на шестерне.

Вычислено из набора остаточных сигналов

NA4 - Улучшенная версия FM4 индикатор. NA4 указывает на начало повреждения и продолжает реагировать на повреждение по мере его распространения и увеличения.

gearConditionMetrics прибыль NaN для метрик, когда их соответствующие сигналы недоступны для вычисления. Дополнительные сведения об этих метриках см. в разделе Алгоритмы.

`info` - Информация о назначении сигнала
структура

Информация о назначении сигнала, возвращаемая в виде структуры со следующими полями:

DifferenceVariable - Имя разностной переменной
RegularVariable - Имя обычной переменной
ResidualVariable - Имя остаточной переменной
SignalVariable - имя переменной сигнала TSA
SortBy - Имя переменной порядка сигналов

Алгоритмы

Среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение)

Среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение) сигнала TSA вычисляется с использованием rms команда. Для сигнала TSA x, RMS вычисляется как,

$Среднеквадратичное значение (x) = \sqrt{\frac{}{}_{}^{}_{}^{}} 1N\sumi=1Nxi2$ .

Здесь N - количество выборок данных.

RMS обычно является хорошим индикатором общего состояния коробок передач, но не хорошим индикатором начинающегося отказа зуба. Также полезно обнаруживать несбалансированные вращающиеся элементы. RMS стандартного нормального распределения равно 1.

Дополнительные сведения см. в разделе rms.

Эксцесс

Куртоз - это мера того, насколько подверженным отклонениям является распределение. Куртоз стандартного нормального распределения равен 3. Распределения, которые более подвержены отклонениям, имеют значения куртоза более 3; распределения, которые менее подвержены отклонениям, имеют значения куртоза менее 3.

gearConditionMetrics вычисляет значение куртоза сигнала TSA с помощью kurtosis команда. Куртоз последовательности определяется как:

$Эксцесс (x) = \frac{\frac{}{}_{}^{} {1Ni=1 Н_{} \overset{}{}}^{}}{{(xi-x¯) \frac{}{4} [_{}^{} {_{1Ni=1 Н} \overset{}{}}^{}}^{(xi−x¯)}}$ 2] 2.

В данном случае $\overset{}{x}$ = среднее значение сигнала TSA x.

Дополнительные сведения см. в разделе kurtosis.

Коэффициент гребня (CF)

Crest Factor - отношение положительного пикового значения входного сигнала x к RMS значение. gearConditionMetrics вычисляет коэффициент гребня сигнала TSA с помощью peak2rms команда.

Коэффициент гребня последовательности определяется как,

$CF (x) = \frac{P (}{x) среднеквадратичное значение}$ (x).

Здесь P (x) - пиковое значение сигнала TSA.

Коэффициент гребня указывает относительный размер пиков к эффективному значению сигнала. Это хороший индикатор повреждения зубчатой передачи на ранних стадиях, где сигналы вибрации проявляют импульсивные черты.

FM4

FM4 индикатор используется для обнаружения неисправностей, изолированных только от ограниченного числа зубьев в зубчатой сетке. FM4 определяется как нормированный куртоз разностного сигнала [4]. FM4 стандартного нормального распределения равно 3.

FM4 вычисляется как,

$FM4 (d) = \frac{\frac{}{}_{}^{} {1Ni=1 Н_{} \overset{}{}}^{}}{{(di-d¯) \frac{}{4} [_{}^{} {_{1Ni=1 Н} \overset{}{}}^{}}^{(di−d¯)}}$ 2] 2

где d $\overset{}{}$ - среднее значения разностного сигнала d.

M6A

M6A индикатор предназначен для обнаружения поверхностных повреждений деталей машин. M6A использует ту же теорию, что и FM4 метрика, но использует шестой момент разностного сигнала, нормализованного кубом дисперсии. M6A стандартного нормального распределения составляет 15. Следовательно, M6A ожидается, что он будет более чувствительным к пикам в разностном сигнале. gearConditionMetrics использует moment команда для вычисления M6A.

M6A вычисляется как,

$M6A (d) = \frac{\frac{}{}_{}^{} {1Ni=1 Н_{} \overset{}{}}^{}}{{(di-d¯) \frac{}{6} [_{}^{} {_{1Ni=1 Н} \overset{}{}}^{}}^{(di−d¯)}}$ 2] 3

где d $\overset{}{}$ - среднее значения разностного сигнала d.

M8A

M8A индикатор является улучшенной версией M6A. Ожидается, что он будет более чувствительным к пикам в разностном сигнале, поскольку M6A нормализуется четвертой степенью дисперсии. M8A стандартного нормального распределения составляет 105. Вычисляется как,

$M8A (d) = \frac{\frac{}{}_{}^{} {1Ni=1 Н_{} \overset{}{}}^{}}{{(di-d¯) \frac{}{8} [_{}^{} {_{1Ni=1 Н} \overset{}{}}^{}}^{(di−d¯)}}$ 2] 4.

FM0

FM0 полезен при обнаружении основных аномалий в схеме сетки зубчатых колес. Это делается путем сравнения максимальной пиковой амплитуды сигнала TSA с суммой амплитуд частот сопряжения и их гармоник. gearConditionMetrics использует комбинацию peak2peak и fft команды для вычисления FM0 метрика.

FM0 вычисляется как,

$FM0 (x) = \frac{ПП (}{x_{)}^{} \sumi=1NA}$ (i)

где PP (x) - пиковые значения сигнала TSA. А содержит амплитуды частотной области на частотах сетки и их гармоники, которые представляют энергию регулярного сигнала.

A вычисляется как,

$A = \frac{fft (R (t}{)}$ ) N

где R (t) - регулярный сигнал.

Коэффициент энергии (ER)

Energy Ratio определяется как отношение стандартных отклонений разности и регулярных сигналов [1]. Он полезен в качестве индикатора тяжелого равномерного износа, при котором повреждено множество зубьев на шестерне.

Energy Ratio вычисляется как,

$ER (x) = (\frac{d) (}{R}$ )

где d и R представляют разность и регулярные сигналы соответственно.

NA4

NA4 является улучшенной версией FM4 индикатор [3]. NA4 указывает на начало повреждения и продолжает реагировать на повреждение по мере его распространения и увеличения.

NA4 вычисляется как,

$NA4 (r, k) \frac{\frac{=}{}_{}^{} {{1N∑i=1N}_{(} {\overset{rik}{}}_{} -}^{}}{{r _\frac{}{k)}_{}^{} \frac{}{}_{}^{} {_{} {\overset{}{}}_{4[1k∑j=1k1N∑i=1N}}^{(}}^{rij}}$ − r _ j) 2] 2

где нормализация осуществляется по всем наборам данных вибрации до текущего времени k, используя среднее значение дисперсии остаточных сигналов.

Ссылки

[1] Келлер, Джонатан А. и П. Грейбилл. «Контроль вибрации отказа планетарного носителя UH-60A основной трансмиссии». Ежегодные материалы Форума - Американское вертолетное общество. Том 59. № 2. Американское вертолетное общество, Инк., 2003.

[2] Вечерж, П., Марсель Крейдль и Р. Шмид. «Индикаторы состояния систем контроля состояния коробки передач». Acta Политехника страницы 35-43, 45.6 (2005).

[3] Закрайсек, Джеймс Дж., Деннис П. Таунсенд и Гарри Декер. «Анализ методов обнаружения неисправности зубчатого колеса, применяемых к данным об усталостном повреждении питтинга». Технический меморандум 105950. Нет. NASA-E-7470. НАСА, 1993.

[4] Закрайсек, Джеймс Дж. «Исследование методов прогнозирования отказа сетки передач». Дипломная работа в Кливлендском государственном университете, 1989 год.

См. также

tsa | tsadifference | tsaregular | tsaresidual

Темы

Индикаторы состояния для контроля состояния зубчатой передачи

Представлен в R2019a

Документация

gearConditionMetrics

Синтаксис

Описание

Примеры

Извлечь метрики контроля состояния зубчатой передачи из сигналов вибрации

Показатели состояния вычислительной передачи из хранилища данных ансамбля

Входные аргументы

`X` - Набор данных вибрации
массив ячеек матриц | массив ячеек расписаний

`T` - Набор данных вибрации
расписание | таблица векторов | таблица таблиц/расписаний | `fileEnsembleDatastore` объект

`sigVar` - переменная сигнала TSA
строка | символьный массив

`diffVar` - Разностная переменная сигнала
строка | символьный массив

`regVar` - Переменная регулярного сигнала
строка | символьный массив

`resVar` - Переменная остаточного сигнала
строка | символьный массив

`sortByValue` - Значение `'SortBy'`
последовательность

Аргументы пары «имя-значение»

`'SignalVariable'` - переменная сигнала TSA
первый столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

`'DifferenceVariable'` - Разностная переменная сигнала
второй столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

`'RegularVariable'` - Переменная регулярного сигнала
третий столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

`'ResidualVariable'` - Переменная остаточного сигнала
четвертый столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

`'SortBy'` - Переменная порядка сигналов
'' (по умолчанию) | строка

Выходные аргументы

`gearMetrics` - Показатели контроля состояния зубчатых колес
стол

`info` - Информация о назначении сигнала
структура

Алгоритмы

Ссылки

См. также

Темы

Предиктивная документация по инструментам технического обслуживания

Поддержка

Документация

gearConditionMetrics

Синтаксис

Описание

Примеры

Извлечь метрики контроля состояния зубчатой передачи из сигналов вибрации

Показатели состояния вычислительной передачи из хранилища данных ансамбля

Входные аргументы

X - Набор данных вибрации массив ячеек матриц | массив ячеек расписаний

T - Набор данных вибрации расписание | таблица векторов | таблица таблиц/расписаний | fileEnsembleDatastore объект

sigVar - переменная сигнала TSA строка | символьный массив

diffVar - Разностная переменная сигнала строка | символьный массив

regVar - Переменная регулярного сигнала строка | символьный массив

resVar - Переменная остаточного сигнала строка | символьный массив

sortByValue - Значение 'SortBy' последовательность

Аргументы пары «имя-значение»

'SignalVariable' - переменная сигнала TSA первый столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

'DifferenceVariable' - Разностная переменная сигнала второй столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

'RegularVariable' - Переменная регулярного сигнала третий столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

'ResidualVariable' - Переменная остаточного сигнала четвертый столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

'SortBy' - Переменная порядка сигналов '' (по умолчанию) | строка

Выходные аргументы

gearMetrics - Показатели контроля состояния зубчатых колес стол

info - Информация о назначении сигнала структура

Алгоритмы

Ссылки

См. также

Темы

Предиктивная документация по инструментам технического обслуживания

Поддержка

`X` - Набор данных вибрации
массив ячеек матриц | массив ячеек расписаний

`T` - Набор данных вибрации
расписание | таблица векторов | таблица таблиц/расписаний | `fileEnsembleDatastore` объект

`sigVar` - переменная сигнала TSA
строка | символьный массив

`diffVar` - Разностная переменная сигнала
строка | символьный массив

`regVar` - Переменная регулярного сигнала
строка | символьный массив

`resVar` - Переменная остаточного сигнала
строка | символьный массив

`sortByValue` - Значение `'SortBy'`
последовательность

`'SignalVariable'` - переменная сигнала TSA
первый столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

`'DifferenceVariable'` - Разностная переменная сигнала
второй столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

`'RegularVariable'` - Переменная регулярного сигнала
третий столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

`'ResidualVariable'` - Переменная остаточного сигнала
четвертый столбец данных (по умолчанию) | строка | символьный массив

`'SortBy'` - Переменная порядка сигналов
'' (по умолчанию) | строка

`gearMetrics` - Показатели контроля состояния зубчатых колес
стол

`info` - Информация о назначении сигнала
структура