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1、1. 数据导入matlab1.1启动Matlab软件1.2点击u载入故障数据中的 G2015, Workspace窗口出现:Class2g5015100000x1 doublesdloulble1.3取第一组数据G201，命令窗口输入：G201=G2015(1:1:20000);2. 数据预处理在测试中由数据采集所得的原始信号，在分析前需要进行预处理，以提高数据的可靠性和真实性，并检查信号的随机性，以便正确地选择分析处理方法。预处理工作主要包括三个方面：一是除去信号中的外界干扰信号和剔除异常数据，如趋势项和异点；二是对原始数据进行适当的平滑或拟合；三是对原始信号的特性进行检验。当然这些处理工作
2、不是全部必需的，可以选一项或两项内容，当认为原始信号获取工作十分可靠或原始数据简单可以直接判 断的情况下，也可以不进行这些预处理工作。以下所做数据预处理，故障轴承以G201为例,正常轴承以Z201为例，观察原始数据经过不同方法做处理前后的变化。1.1零均值化处理(原理公式见报告P8)命令窗口输入：G201l=G201-sum(G201)/20000;%G201l为零均值处理后的数据。“20000”为采样点数。sum为求和语句subplot(2,1,1),plot(G201);subplot(2,1,2),plot(G201l);% 显示 G201 与 G201l得到下面图形：从时域图形上看，是
3、波形整体在Y轴的平移。再看看频域变化，命令窗口输入:N=20000;%采样点数fs=10000; %采样频率f=(0:N-1)*fs/N; %进行对应的频率转换G201p=abs(fft(G201); %进行 fft 变换，G201p 为 G201 进行 fft 变换后结果 G201lp=abs(fft(G201l); %进行 fft 变换，G201lp 为 G2011 进行 fft 变换后结果 subplot(2,1,1),plot(f(1:N/ 2),G201p(1:N/2);subplot(2,1,2),plot(f(1:N/ 2),G201lp(1:N/2); %显示 G201与G20
4、1p的频谱图近达到4.5 104),处理后避免了其对周围小峰值产生的负面影响，便于频域分析。1.2消除趋势项(原理公式见报告P10)使用最小二乘法，命令窗口输入：t=(0:1/fs:(N-1)/fs); % 离散时间列向量G201x=polyfit(t,G201,6);%计算多项式待定系数向量G201x=G201-polyval(G201x,t);%用G201减去多项式系数生成的趋势项,G201x即为消除趋势项后的数据subplot(2,1,1),plot(G201);subplot(2,1,2),plot(G201x);% 显示 G201 与 G201x得到以下图形：精选G201与G201x
5、的频谱图 G201p与与前面零均值化处理中做频域图的方法一样，做出G201xp，得到图形如下：从时域图形和频域图形上看，消除趋势项与零均值化处理的功能相似。不过，需要注意的是，它更重要的消除趋势项，因为本数据中的多项式趋势项很小，所以没有明显的变化。1.3平滑处理(原理公式见报告P11)使用五点三次平滑，命令窗口输入：a=G201：for k=1:2b(1)=(69*a(1)+4*(a (2)+a(4)-6*a (3)-a (5) )/70;b(2)=(2*(a(1)+a(5)+27*a(2)+12*a(3)-8*a(4)/ 35;for j=3:N-2b(j)=(-3*(a(j-2)+a(j
6、+2)+12*(a(j-1)+a(j+1)+17*a(j)/ 35;endb(N-1)=(2*(a(N)+a(N-4)+27*a(N-1)+12*a(N-2)-8*a(N-3)/ 35; b(N)=(69*a(N)+4*(a(N-1)+a(N-3)-6*a(N-2)-a(N-4)/70; a=b;endG201ph=a：%G201ph为五点三次平滑法处理的数据subplot(2,1,1),plot(G201);subplot(2,1,2),plot(G201ph);% 显示 G201 与 G201ph 得到以下图形：G201php，得到图形如下:从时域图形上看，平滑处理使图形变得平滑，去除毛刺
7、，从频域图形上看，高频部分明这样处理后显变少变小，而低频部分基本无变化。 因为故障的频率主要集中在低中频部分, 不仅对故障的分析无影响，而且去除部分噪音，减少干扰。1.4滤波处理(原理公式见报告P13)%使用巴特沃斯滤波器进行滤波，命令窗口输入：wp=2400; %通带截至频率2400hzws=2800; %阻带截至频率2800hzrp=2; %通带波动系数rs=60; %阻带波动系数N,wn =buttord(wp/(fs/ 2),ws/(fs/2),rp,rs,z);%建立巴特沃斯滤波器 num,den=butter(N,wn);% 建立数字滤波器 H,W=freqz(num,den);%
8、分析滤波器的幅频特性 plot(W*fs/(2*pi),abs(H);grid;%巴特沃斯滤波器频率响应图得到巴特沃斯滤波器频率响应图：继续输入：G201lb=filtfilt(num,den,G201);% G201lb 为 G201 滤波后的数据 subplot(2,1,1),plot(G201);subplot(2,1,2),plot(G201lb);% 显示 G201 与 G201lb 得到以下图形：与前面零均值化处理中做频域图的方法一样，做出G201与G201lb的频谱图G201p与G201lbp，得到图形如下：在时域内不能明显的看出处理前后的区别。但从频域图可以看出，2500Hz后
9、的频率几乎不存在。因为低通滤波器的通带截至频率为2400hz，阻带截至频率为 2800hz。可见滤波效果是很好的。以上介绍了一些数据预处理的方法，鉴于本文采集的原始信号数据较好，故只做零均值化这一项处理。3. 时域特征值提取（原理公式见 P15）命令窗口输入:G201m=sum(G201l)/20000;%G201m为均值，G201I为零均值化处理后结果，下同G201f=sum(G201l-G201m)A2);%G201f 为方差G201rms=sqrt(sum(G201I.A2)/ 20000);%G201rms 均方根值G201peak=(max(G201l)-mi n(G201l)/ 2
10、;%G201peak 为峰值G201c= G201peak/G201rms;%G201c 为峰值因子G201k=sum(G201I.A4)/(G201rms.A4)*20000);%G201k 为峭度系数G201s=(G201rms*20000)/sum(abs(G201l);%G201s 为波形因子G201cl=G201peak/(sum(sqrt(abs(G201l)/ 20000)人2;%G201cl 裕度因子G201i=(G201peak*20000)/sum(abs(G201l);%G201i 脉冲因子由此得到G201的时域特征值根据前述方法一次得到G202G2010, Z201Z2
11、010的时域特征值，建立表格时域特征值态样本均值（10 7）方差均方根值RMS峰值peak峭度系数K峰值因子C裕度因子CL脉冲因子1波形因子SG2016.85222340.800.34212.270113.3236.635718.22512.4641.8785499G20222.34522605.740.36102.354914.2176.524218.82112.6271.9355027G203-32.38542902.360.38092.488613.5326.532618.93212.6361.9343030G20415.32902630.680.36272.480313.8756.83
12、8819.02812.9641.8957故684障G20515.89442510.690.35432.337913.2636.598518.574012.5271.8985轴21承G206-3.73632647.010.36382.393613.5386.579318.24012.4291.8892285G207-2.06752379.660.34492.287112.3886.630517.56212.1191.8278230G208-4.51022548.620.35702.451214.0456.866619.81913.2831.9346759G2098.08802496.800.35
13、332.337112.6306.614617.375712.0821.826643G20104.40802871.860.37892.316711.7416.113816.91311.3861.8625746Z2015.24191940.060.31151.58504.32035.08898.18286.73971.3244Z20227.71791805.180.30041.50304.46845.00278.06126.63511.3263Z203-23.98241698.730.29141.37644.62554.72287.70336.31551.3372Z2042.58211677.680.28961.73994.88596.00739.68087.97701.3279正Z2053.42741890.520.30751.52314.50354.95397.94036.55221.3226常Z20628.42331688.290.29051.32473.92824.55947.21485.96471.3082轴Z20716.67021629.540.2854
