Planetary Gearbox Fault diagnosis via Joint Amplitude and Frequency Demodulation Analysis Based on Variational Mode Decomposition
Notice bibliographique
Résumé
Planetary gearbox vibration signals have strong modulation features due to the amplitude modulation and frequency modulation (AM-FM) effect of gear faults, as well as the amplitude modulation (AM) effect of time-varying vibration transfer paths, on gear meshing vibrations. This results in an involute sidebands structure in Fourier spectrum, possibly misleading fault diagnosis. The modulating frequency of both amplitude modulation (AM) and frequency modulation (FM) parts is closely related to the gear fault characteristic frequency. This inspires the idea of joint amplitude and frequency demodulation analysis, thus addressing the complex sidebands issue inherent in Fourier spectrum. Demodulation analysis requires mono-component signals for accurate estimation of instantaneous frequency, and proper selection of an AM-FM component sensitive to gear fault. To this end, we firstly decompose the complex signal into intrinsic mode functions (IMFs) via variational mode decomposition (VMD), by exploiting its capability in decomposing complex modulated signal into constituent AM-FM components. For effective application of VMD in complex planetary gearbox signal analysis, we propose a method to determine a key parameter in VMD, i.e. the number of IMFs to be separated. For accurate instantaneous frequency estimation, we decompose IMFs via empirical AM-FM decomposition, to remove the influence of AM on instantaneous frequency estimation. Then, we select the sensitive IMF that contains the main gear fault information for further demodulation analysis. In order to properly select the sensitive IMF, we propose a criterion based on the gear vibration characteristics and the VMD properties. Finally, we obtain the amplitude and frequency demodulated spectra by applying Fourier transform to the amplitude envelope and instantaneous frequency of the selected sensitive IMF. According to the characteristics exhibited in the demodulated spectra, we can detect planetary gearbox fault. The proposed method is illustrated via a numerical simulated planetary gearbox vibration signal, and is further validated using lab experimental vibration signals of a planetary gearbox. Faults on all the three types of gear (sun, planet and ring) are successfully identified.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».