Рассмотрим ходовую часть с шестью зубчатыми колесами, приводимыми в действие двигателем, который оборудован датчиком вибрации, как показано на рисунке ниже. Шестерня 1 на валу мотора зацепляется с шестерней 2 с передаточным отношением 17:1. Конечное передаточное отношение, то есть отношение между шестернями 1 и 2 и шестернями 3 и 4, составляет 51:1. Шестерня 5, также на валу мотора, зацепляется с шестерней 6 с передаточным отношением 10:1. Двигатель вращается со скоростью 180 об/мин, и частота дискретизации датчика вибрации составляет 50 кГц. Чтобы получить сигнал, содержащий только компоненты зацепления для передач 5 и 6, отфильтровывайте компоненты сигнала из-за передач 1 и 2 и, 3 и 4 путем определения их передаточных чисел 17 и 51 в orderList. Компоненты сигнала, соответствующие повороту 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 бы использовали измеренные данные, такие как сигналы вибрации, полученные с акселерометра. В данном примере сгенерируйте сигнал TSA X, который является 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 невязку сигнала TSA, используя шаг расчета, об/мин и порядки mesh, которая будет отфильтрована.

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

Область выхода Y вектор, содержащий сигнал mesh и гармоники для передач 5 и 6.

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

tsaresidual(X,fs,rpm,orderList)

На графике амплитудного спектра наблюдайте следующие компоненты:

В этом примере sineWavePhaseMod.mat содержит данные фазовой модулированной синусоиды. XT является расписанием с данными о синусоиде и rpm используется 60 об/мин. Синусоида имеет частоту 32 Гц, и для фильтрации немодулированной синусоиды 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, что значения времени в XT строго увеличиваются, равноудалены и конечны.

Вычислите остаточный сигнал и его амплитудный спектр. Установите значение 'Domain' на 'frequency' поскольку порядки указаны 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
      ⋮

Область выхода Y является расписанием, которое содержит остаточный сигнал, то есть сигнал фазовой модуляции, в то время как S является вектором, который содержит амплитудный спектр остаточного сигнала Y.

В этом примере sineWaveAmpMod.mat содержит данные амплитудно-модулированной синусоиды. X является вектором с данными амплитудно-модулированной синусоиды, полученными при скорости вала 60 об/мин. Немодулированная синусоида имеет частоту 32 Гц и амплитуду 1,0 модуль

Загрузите данные и постройте график остаточного сигнала сигнала TSA с амплитудной модуляцией X. Чтобы получить остаточный сигнал, отфильтровайте немодулированную синусоиду, задав частоту 32 Гц в orderList. Установите значение 'Domain' на 'frequency'.

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

На графике наблюдайте форму волны и амплитудный спектр остаточных и необработанных сигналов, соответственно.