系统故障诊断技术、算法及MATLAB实现

图书标准信息

• 作者 魏秀琨 著
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2022-09
• 版次 1
• ISBN 9787121441165
• 定价 99.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 页数 312页
• 字数 375千字
• 正文语种 简体中文

【内容简介】

本书共9章（另有2个附录），涵盖了故障诊断信号分析基础、信号高级分析方法、滚动轴承故障诊断、齿轮故障诊断等基于信号分析的故障检测和故障诊断技术，同时，还包含了基于模型的故障诊断（对应第6～8章）、数据驱动的悬挂系统故障诊断方法。 为帮助读者更好地理解和学习，书中重要的理论和案例都配有MATLAB程序，每章都附有思考题（提供答案）。另外，编著者针对每章都制作了课件，方便读者学习和教师课堂教学使用。

【作者简介】

魏秀琨，北京交通大学教授，在系统建模、控制理论、故障诊断、人工智能应用等领域累计发表100多篇论文，其中SCI论文20余篇，EI/ISTP检索论文90多篇篇；发表的论文被国内外学者累计引用900多次。出版故障诊断、轨道安全状态检测和列车故障诊断方面的专著3部，编写教材1部，申请发明专利30多项，软件著作权10多项。

【目录】

第1章  绪论1
1．1  系统故障诊断技术的内涵1
1．1．1  系统故障诊断技术的基本概念1
1．1．2  系统故障诊断技术的目的与任务2
1．1．3  系统故障诊断技术的基本理论与方法5
1．1．4  系统故障诊断系统的结构与内容13
1．2  系统故障诊断技术的发展趋势15
1．2．1  故障预测与健康监测的技术内涵15
1．2．2  故障预测与健康监测技术体系17
1．2．3  故障预测与健康监测的系统功能层次20
1．2．4  故障预测与健康监测的典型体系框架分析23
1．2．5  故障预测与健康监测的发展展望28
思考题31
参考文献31
第2章  故障诊断信号分析基础33
2．1  信号分析的定义与意义33
2．2  信号预处理33
2．2．1  异常值处理34
2．2．2  零均值化处理34
2．2．3  消除趋势项36
2．2．4  加窗处理38
2．2．5  滤波49
2．3  特征提取与信号处理方法56
2．3．1  特征选择与提取56
2．3．2  时域分析方法57
2．3．3  频域分析方法62
思考题72
参考文献73
第3章  信号高级分析方法75
3．1  时频域分析75
3．1．1  短时傅里叶变换75
3．1．2  Wigner-Ville分布77
3．1．3  小波变换80
3．1．4  EMD信号分析方法87
3．2  数据约减方法92
3．2．1  主成分分析92
3．2．2  核主元分析94
3．2．3  粗糙集理论98
3．3  传感器信息融合101
3．3．1  信息融合的概念101
3．3．2  信息融合的方法104
3．3．3  信息融合的关键技术107
思考题108
参考文献108
第4章  滚动轴承故障诊断110
4．1  滚动轴承的基本概况110
4．1．1  滚动轴承的基本结构110
4．1．2  滚动轴承异常的基本形式111
4．2  滚动轴承的振动类型及故障特征112
4．2．1  滚动轴承的固有振动特征113
4．2．2  滚动轴承的故障特征频率114
4．3  滚动轴承故障诊断方法121
4．3．1  常用振动诊断方法121
4．3．2  现场振动监测及分析诊断的一般步骤129
4．3．3  滚动轴承故障诊断案例130
4．3．4  轴承故障诊断新技术介绍137
思考题138
参考文献138
第5章  齿轮故障诊断140
5．1  齿轮异常的基本形式140
5．1．1  齿轮及啮合过程140
5．1．2  齿轮故障的常见形式142
5．1．3  齿轮故障的原因149
5．2  齿轮振动频率及频谱特点150
5．2．1  齿轮的振动类型150
5．2．2  齿轮振动频率的计算152
5．2．3  齿轮振动频谱的特点154
5．3  齿轮故障分析方法157
5．3．1  常用振动振动方法157
5．3．2  齿轮的精密诊断161
5．3．3  齿轮故障诊断案例162
5．3．4  齿轮故障诊断新方法展望166
思考题167
参考文献168
第6章  系统的状态空间描述169
6．1  系统数学描述169
6．2  状态空间的基本概念170
6．3  线性系统状态空间表达式的建立172
6．3．1  根据物理定律建立实际系统的动态方程172
6．3．2  由系统的微分方程建立状态空间表达式175
6．3．3  由传递函数建立状态空间表达式177
6．4  线性系统的可控性和可观性180
6．4．1  问题的提出180
6．4．2  线性定常连续系统的可控性180
6．4．3  可控标准型及输出可控性183
6．5  状态空间表达式的标准形式185
6．5．1  能控标准型186
6．5．2  能观测标准型186
6．5．3  对角线标准型186
6．5．4  Jordan标准型187
6．6  利用MATLAB进行系统模型之间的相互转换188
6．6．1  传递函数系统的状态空间表达式189
6．6．2  由状态空间表达式到传递函数的变换190
思考题193
参考文献194
第7章  状态反馈和状态观测器设计195
7．1  状态反馈与闭环系统极点的配置195
7．1．1  状态反馈195
7．1．2  闭环系统期望极点的选取200
7．2  状态观测器的设计201
7．2．1  全维状态观测器202
7．2．2  极点配置的MATLAB实现206
思考题214
参考文献214
第8章  基于观测器的故障诊断理论基础215
8．1  故障诊断观测器215
8．2  故障检测系统的鲁棒性及灵活性216
8．3  故障检测残差评估及阈值的确定218
8．4  故障分离221
8．4．1  完全故障分离221
8．4．2  故障分离滤波器226
8．4．3  基于多个（一组）残差产生器的故障分离227
8．5  故障辨识233
8．5．1  故障辨识滤波器与完全故障辨识234
8．5．2  最优故障辨识问题236
思考题238
参考文献238
第9章  数据驱动的悬挂系统故障诊断方法240
9．1  基于PCA的故障检测方法240
9．2  基于DPCA的城轨车辆悬挂系统故障检测242
9．3  T-PLS的算法思想与步骤244
9．4  基于T-PLS的悬挂系统故障检测与诊断249
9．5  SVM概述255
9．6  SVM算法研究256
9．6．1  二元分类256
9．6．2  多元分类259
9．7  在列车悬挂系统中应用SVM技术进行故障分离260
9．7．1  故障特征值262
9．7．2  SVM故障分离263
思考题265
参考文献265
附录A  城轨车辆悬挂系统建模266
A．1  车辆悬挂系统及车载故障诊断系统构架266
A．1．1  车辆悬挂系统组成与功能266
A．1．2  城轨车辆垂向悬挂系统动力学建模269
A．1．3  Simpack车辆建模与悬挂系统故障仿真平台278
A．2  小结282
参考文献282
附录B  思考题答案283