Регулярный сигнал синхронизированного по времени усредненного сигнала
Y = tsaregular(X,fs,rpm,orderList)Y вектора усредненного по времени (TSA) сигнала X с использованием частоты выборки fs, скорость вращения rpmи заказы, которые должны быть сохранены orderList. Y вычисляется путем сохранения первичной частоты, компонентов в orderListи их соответствующие гармоники из X. Вы можете использовать Y дополнительно извлекают показатели состояния вращающегося оборудования для прогностического обслуживания. Например, извлечение индикатора FM0 из Y полезно в идентификации существенных изменений, таких как перелом зуба механизма или тяжелое изнашивание в коробке передач.
___ = tsaregular(___, позволяет задать дополнительные параметры, используя один или несколько аргументов пары имя-значение. Этот синтаксис можно использовать с любым из предыдущих входных и выходных аргументов.Name,Value)
tsaregular(___) без выходных аргументов строит графики временной и частотной областей необработанных и регулярных сигналов TSA.
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. Для сохранения сигнала, содержащего компоненты сопряжения зубчатых колес 1 и 2, зубчатых колес 3 и 4 и вращения вала, задайте их передаточные отношения 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 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.
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 регулярный сигнал TSA-сигнала, используя время выборки, обороты в минуту и последовательности ячеек, которые должны быть сохранены.
Y = tsaregular(X,t,rpm,orderList);
Продукция Y - вектор, содержащий все, кроме сигнала зубчатой сетки и гармоник для зубчатых колес 5 и 6.
Визуализация регулярного сигнала, необработанного сигнала TSA и их амплитудного спектра на графике.
tsaregular(X,fs,rpm,orderList)
На графике амплитудного спектра наблюдайте следующие компоненты:
Сохраненный компонент 17-го порядка и его гармоника 34-го порядка
Второй сохраненный компонент 51-го порядка и его гармоника 102-го порядка
Отфильтрованные компоненты сетки для зубчатых колес 5 и 6 10-го порядка
Удерживаемый компонент вала 1-го и 2-го порядков
Амплитуды на графике спектра соответствуют амплитудам отдельных сигналов
В этом примере: sineWavePhaseMod.mat содержит данные фазомодулированной синусоидальной волны. XT - расписание с данными синусоидальной волны и rpm используется 60 об/мин. Синусоидальная волна имеет частоту 32 Гц и для восстановления немодулированной синусоидальной волны используйте 32 в качестве orderList.
Загрузите данные и требуемые 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, что значения времени в XT строго увеличивающиеся, равноудаленные и конечные.
Вычислите регулярный сигнал и его амплитудный спектр. Установка значения 'Domain' кому 'frequency' так как порядки находятся в Гц.
[Y,S] = tsaregular(XT,rpm,orders,'Domain','frequency')
Y=1024×1 timetable
Time Data
______________ __________
0 sec -2.552e-15
0.00097656 sec 0.14928
0.0019531 sec 0.29283
0.0029297 sec 0.42512
0.0039062 sec 0.54108
0.0048828 sec 0.63624
0.0058594 sec 0.70695
0.0068359 sec 0.75049
0.0078125 sec 0.7652
0.0087891 sec 0.75049
0.0097656 sec 0.70695
0.010742 sec 0.63624
0.011719 sec 0.54108
0.012695 sec 0.42512
0.013672 sec 0.29283
0.014648 sec 0.14928
⋮
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
⋮
Продукция Y - расписание, содержащее регулярный сигнал, то есть немодулированную синусоидальную волну, в то время как S - вектор, содержащий амплитудный спектр регулярного сигнала; Y.
В этом примере: sineWaveAmpMod.mat содержит данные амплитудно-модулированной синусоидальной волны. X - вектор с амплитудно-модулированными синусоидальными данными, полученными при скорости вала 60 об/мин. Немодулированная синусоидальная волна имеет частоту 32 Гц и амплитуду 1,0 единицы.
Загрузить данные и построить график регулярного сигнала амплитудно-модулированного сигнала TSA X. Чтобы сохранить немодулированный сигнал, укажите частоту 32 Гц в orderList. Установка значения 'Domain' кому 'frequency'.
load('sineWaveAmpMod.mat','X','t','rpm','orderList') tsaregular(X,t,rpm,orderList,'Domain','frequency');
На графике наблюдайте за формой сигнала и амплитудным спектром регулярного и необработанного сигналов соответственно. Обратите внимание, что регулярный сигнал содержит немодулированную синусоидальную волну с амплитудой 1,0 единицы и частотой 32 Гц.
Обычный сигнал
Регулярный сигнал вычисляется из сигнала TSA путем сохранения следующего из спектра сигнала:
Частота вала и его гармоники
Частоты сетки зубчатых колес и их гармоники
Дополнительно, боковые полосы, указанные в 'NumSidebands'на частотах зацепления шестерен и их гармониках
tsaregular использует полосу пропускания, равную скорости вала, умноженную на значение 'NumSidebands', вокруг интересующих частот, для вычисления Y от сигнала TSA. Регулярный сигнал связан с остаточным сигналом через уравнение Yresidual. Если боковые полосы первого порядка сохраняются в регулярном сигнале, Ydiferserence.
Амплитудный спектр
Амплитудный спектр регулярного сигнала вычисляется следующим образом:
) * 2
Здесь, Y является регулярным сигналом.
[1] McFadden, P.D. «Исследование методики раннего обнаружения отказа в зубчатых передачах путем обработки сигнала средней временной области вибрации сетки». Технический меморандум Aero о двигателях 434. Мельбурн, Австралия: Лаборатории аэронавигационных исследований, апрель 1986 года.
[2] Вечерж, П., Марсель Крейдль и Р. Шмид. «Индикаторы состояния систем мониторинга редуктора». Acta Polytechnica 45.6 (2005), стр. 35-43.
[3] Закрайсек, Дж. Дж., Таунсенд, Д.П., и Декер, Х. Дж. «Анализ методов обнаружения отказа зубчатой передачи в отношении данных об усталостном отказе питтинга». Технический меморандум 105950. НАСА, апрель 1993 года.
[4] Закрайсек, Джеймс Дж. «Исследование методов прогнозирования отказа сетки передач». Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Кливлендский исследовательский центр им. Льюиса, 1989 год. Нет. NASA-E-5049.