基于摩擦振動信號的缸套-活塞環磨損狀態識別研究

于海杰，魏海軍，李精明，曹 辰

（上海海事大學 商船學院，上海 201306）

0 概述

缸套-活塞環是內燃機的關鍵部件，對其磨損狀態進行實時監測可以提高內燃機的運行效率，減少維護成本。摩擦振動是由摩擦副的相對運動引起的，其中蘊含著可以反映摩擦系統特性和磨損狀態的信息［1］。相比于摩擦系數、磨損表面和磨屑，摩擦振動信號可以實時在線采集，不影響設備的正常運行。因此缸套-活塞環摩擦振動信號作為內燃機故障診斷的一種新方法，具有很好的應用前景。

摩擦振動信號具有多重分形特征，國內學者對此開展了大量研究。文獻［2-3］中通過關聯維數對摩擦振動信號分形特征進行了分析，指出磨合磨損過程摩擦振動信號的分形維數逐漸增大，干摩擦過程摩擦振動信號的關聯維數逐漸減小；文獻［4］中對磨合過程中的摩擦振動信號進行了多重分形分析，指出摩擦振動的多重分形譜參數可以用來表征磨合過程；文獻［5-7］中分別應用經驗模態分解方法和總體經驗模態分解方法對測取振動信號進行降噪處理，并利用改進的多重分形方法分析了摩擦振動信號特征，取得良好效果。但這些研究僅指出摩擦振動信號具有多重分形特征，并未提出利用這一特征的摩擦副磨損狀態識別方法。

支持向量機（support vector machine，SVM）是一種比較成熟的狀態識別方法，被廣泛應用在故障診斷和模式識別方面［8-10］。研究表明，SVM 參數選擇是決定SVM 識別性能的關鍵因素。差分進化（differential evolution，DE）算法具有原理簡單、參數少、魯棒性強、優化速度快等優點，在算法優化問題上取得了成功的應用［11-13］。……