变尺度共振理论及其在故障诊断中的应用

　　共振是系统的特性，《变尺度共振理论及其在故障诊断中的应用》研究非线性系统的变尺度共振，反映该领域的新研究成果。《变尺度共振理论及其在故障诊断中的应用》在重视理论研究的基础上，侧重于工程应用介绍，以旋转机械设备故障诊断为背景，将共振理论应用于滚动轴承故障诊断中。《变尺度共振理论及其在故障诊断中的应用》共分14章，主要涉及变尺度随机共振、变尺度振动共振、变尺度系统共振等基础理论，以及基于以上理论的滚动轴承故障诊断问题。《变尺度共振理论及其在故障诊断中的应用》既有新的理论方法介绍，也有与经典方法的对比研究，便于读者掌握各种不同方法的优缺点，在科研与应用中灵活选择。《变尺度共振理论及其在故障诊断中的应用》还给出一些关键程序的MATLAB代码，便于初学者尽快掌握相关知识。

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目录
第1章 变尺度随机共振理论 1
1.1 经典随机共振 1
1.2 自适应随机共振 5
1.3 归一化变尺度随机共振 8
1.4 普通变尺度随机共振 10
1.5 二次采样随机共振 16
1.6 本章小结 17
参考文献 17
第2章 群智能优化算法 20
2.1 人工鱼群优化算法 20
2.1.1 人工鱼群优化算法的思想 20
2.1.2 人工鱼群优化算法的流程 21
2.1.3 人工鱼群优化算法的实现 21
2.2 随机权重粒子群优化算法 30
2.2.1 随机权重粒子群优化算法的思想 30
2.2.2 随机权重粒子群优化算法的流程 31
2.2.3 随机权重粒子群优化算法的实现 33
2.3 自适应权重粒子群优化算法 35
2.3.1 自适应权重粒子群优化算法的思想 35
2.3.2 自适应权重粒子群优化算法的流程 37
2.3.3 自适应权重粒子群优化算法的实现 39
2.4 量子粒子群优化算法 42
2.4.1 量子粒子群优化算法的思想 42
2.4.2 量子粒子群优化算法的流程 43
2.4.3量子粒子群优化算法的实现 43
2.5云自适应遗传算法 48
2.5.1 遗传算法基本思想 48
2.5.2 遗传算法的基本操作 49
2.5.3 云自适应遗传算法的思想 49
2.5.4 云自适应遗传算法的实现 50
2.6 本章小结 58
参考文献 58
第3章 滚动轴承故障振动信号 60
3.1 常见失效模式 60
3.1.1 疲劳失效 60
3.1.2 磨损失效 62
3.2 滚动轴承故障振动仿真信号 64
3.2.1外圈故障振动仿真信号 64
2.3.2 内圈故障振动仿真信号 65
3.2.3滚动体故障振动仿真信号 67
3.3 滚动轴承故障振动实验信号 67
3.3.1 实验台1及实验信号 67
3.3.2 实验台2及实验信号 69
3.4 轴承振动信号预处理 75
3.4.1 信号解调 75
3.4.2 信号滤波 77
3.5本章小结 79
参考文献 79
第4章 双稳态系统变尺度随机共振理论及应用 81
4.1 过阻尼双稳态系统变尺度随机共振 81
4.2 欠阻尼双稳态系统变尺度随机共振 86
4.2.1 欠阻尼双稳态系统普通变尺度随机共振理论 86
4.2.2 基于欠阻尼普通变尺度随机共振的微弱特征信息提取 88
4.2.3 基于欠阻尼普通变尺度随机共振的滚动轴承故障诊断 92
4.3 本章小结 95
参考文献 95
第5章 级联分段线性系统变尺度随机共振理论及应用 97
5.1 级联分段线性系统随机共振理论与应用 97
5.1.1 分段线性系统随机共振理论 97
5.1.2 级联分段线性系统随机共振理论 99
5.1.3 级联分段线性系统随机共振仿真验证 100
5.1.4 级联分段线性系统随机共振实验验证 104
5.2 级联分段线性系统随机共振与经验模态分解 111
5.2.1 经验模态分解法 111
5.2.2 经验模态分解仿真验证 112
5.2.3 经验模态分解实验验证 115
5.3 本章小结 119
参考文献 120
第6章 周期势系统变尺度随机共振理论及应用 122
6.1 周期势系统变尺度随机共振 122
6.2 基于周期势系统变尺度随机共振的滚动轴承故障诊断 124
6.2.1 基于普通变尺度的周期势系统变尺度随机共振流程 124
6.2.2 实验验证 124
6.3 周期势系统变尺度随机共振与经验模态分解 130
6.3.1 周期势系统变尺度随机共振与经验模态分解结合的处理流程 130
6.3.2 仿真验证 131
6.3.3 实验验证 136
6.4 本章小结 145
参考文献 146
第7章 分数次幂系统变尺度随机共振理论及应用 147
7.1 分数次幕系统随机共振 147
7.1.1 分数次幂系统 147
7.1.2 I型分数次幂系统的随机共振现象 148
7.1.3 Ⅱ型分数次幂系统的随机共振现象 154
7.2 分数次幂系统变尺度随机共振及应用 160
7.2.1 分数次幂系统变尺度随机共振 160
7.2.2 轴承微弱故障特征提取 162
7.3 本章小结 170
参考文献 170
第8章 基于变尺度随机共振理论的未知信息识别 172
8.1 基于改进信噪比指标的随机共振 172
8.1.1 改进的信噪比指标 172
8.1.2 ISNR指标在滚动轴承故障诊断中的应用 173
8.2 基于PMV指标的随机共振 178
8.2.1 基于PMV指标随机共振的未知信号恢复 178
8.2.2 PMV指标随机共振响应分析 185
8.3 基于幅域指标与频率搜索的变尺度随机共振 188
8.3.1 幅域指标定义 188
8.3.2 幅域指标随机共振 188
8.3.3 未知故障特征自适应搜索 190
8.3.4 滚动轴承故障特征自适应搜索验证 191
8.4 本章小结 202
参考文献 203
第9章 泊松白噪声背景下的变尺度随机共振理论及应用 204
9.1 泊松白噪声激励的随机共振系统变尺度分析 204
9.2 泊松白噪声参数对随机共振响应的影响 207
9.2.1 欠阻尼普通变尺度随机共振系统响应 207
9.2.2 欠阻尼普通变尺度自适应随机共振系统响应 210
9.3 泊松白噪声在滚动轴承故障诊断中的应用 213
9.4 本章小结 218
参考文献 218
第10章 有界噪声背景下的二次采样随机共振理论及应用 219
10.1 有界噪声模型 219
10.2 有界噪声背景下的随机共振 223
10.2.1 有界噪声背景下的二次采样随机共振分析流程 223
10.2.2 简谐特征信号提取 223
10.2.3 振动共振增强随机共振 229
10.3 有界噪声背景下滚动轴承振动故障特征信息提取 232
10.3.1 低转速滚动轴承振动故障特征信息提取 233
10.3.2 振动共振增强滚动轴承振动故障特征信息提取效率 237
10.4 本章小结 240
参考文献 241
第11章 非周期二进制信号激励下的变尺度随机共振 242
11.1 慢变信号激励下分数阶系统的非周期随机共振 242
11.2 快变信号激励下分数阶系统的变尺度随机共振 247
11.3 本章小结 254
参考文献 254
第12章 调频信号激励下的变尺度随机共振 256
12.1 分段变尺度处理思想 256
12.2 以互相关系数为指标的分段变尺度随机共振 257
12.3 以谱放大因子为指标的分段变尺度随机共振 261
12.4 本章小结 262
参考文献 263
第13章 变尺度振动共振理论及应用 264
13.1 基于经典指标的变尺度振动共振 264
13.1.1数值模拟 265
13.1.2 实验验证 267
13.1.3 考虑噪声时的变尺度振动共振 271
13.2 基于改进指标的变尺度振动共振 274
13.2.1 改进响应幅值指标的自适应振动共振 274
13.2.2 改进信噪比指标的级联自适应振动共振 279
13.3 本章小结 283
参考文献 284
第14章 变尺度系统共振理论及应用 287
14.1 非线性系统共振理论及应用 287
14.1.1 数值仿真 287
14.1.2 实验验证 292
14.2 分数阶系统共振理论及应用 296
14.2.1 数值仿真 297
14.2.2 实验验证 304
14.2.3 分数阶系统共振与随机共振和振动共振的比较 310
14.3 本章小结 313
参考文献 314
索引 316