噪声与振动控制

噪声与振动控制 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (5): 117-122.

• 信号处理与故障诊断 • 上一篇    下一篇

基于瞬时频率估计的变转速齿轮箱故障诊断方法

李韵，杨东来，李鸿光，周吉文   

  1. ( 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240 )
  • 收稿日期:2024-04-07 修回日期:2024-05-24 出版日期:2025-10-18 发布日期:2025-10-13

Fault Diagnosis Method for Variable Speed Gearboxes Based on Instantaneous Frequency Estimation

  • Received:2024-04-07 Revised:2024-05-24 Online:2025-10-18 Published:2025-10-13

PDF

摘要： 提出一种基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter，EKF)的多项式相位信号瞬时频率估计方法，并将该方法用于行星齿轮箱的故障诊断。不同于传统基于相位微分或时频表示等方法，所提方法将多项式相位信号视为一种状态空间模型，其状态向量由信号的多项式相位系数组成，从而将对局部多项式相位系数的估计转化为对状态空间模型的求解过程。为确定瞬时相位，采用EKF求解状态空间模型，并结合多项式回归和O′ Shea 细化策略对结果进行改进。最后利用从故障信号中提取得到的瞬时相位进行角度域重采样和阶次分析，从而实现变转速情况下的行星齿轮箱故障诊断。仿真结果表明，所提方法可以准确提取瞬时频率，且具有较好的抗噪性。通过行星齿轮箱故障模拟实验验证了所提方法的有效性。

关键词: 故障诊断, 瞬时频率估计；扩展卡尔曼滤波；非平稳信号；阶次分析