用matlab仿真轴承故障信号构造轴承故障的仿真信号

资 源 简 介

用matlab仿真轴承故障信号构造轴承故障的仿真信号

详 情 说 明

在机械故障诊断领域，轴承故障信号仿真对算法验证具有重要意义。通过Matlab可以模拟轴承出现局部损伤时产生的周期性冲击信号，其核心是建立包含衰减振荡特性的数学模型。

数学模型构建 仿真信号主要由三部分构成：周期性冲击成分（反映故障周期）、衰减振荡（由结构固有频率决定）以及环境噪声。当轴承存在局部损伤时，每转一圈会产生瞬态冲击，该冲击会激发系统固有频率的衰减振动。

参数映射关系 给定参数中，fn=3000Hz对应系统固有频率，决定振荡成分的主频；阻尼系数ξ=0.1控制振荡衰减速度；冲击周期0.01s（即100Hz）对应故障特征频率；y0=5为初始位移幅值。采样参数fs=20kHz和N=4096需满足奈奎斯特采样定理。

实现逻辑分解 冲击序列生成：创建间隔0.01s的单位脉冲序列 振荡响应建模：通过二阶系统模拟衰减振荡，其包络呈指数衰减 卷积合成：将冲击序列与振荡响应卷积得到故障信号 添加噪声：引入高斯白噪声模拟实际环境干扰

可视化要点 时域波形应清晰展示周期性冲击及其引发的衰减振荡，频谱图需突出两个关键频率成分：3000Hz的固有频率和100Hz的故障特征频率及其谐波。幅值归一化处理可改善可视化效果。

该仿真方法为后续研究故障特征提取算法（如包络分析、小波变换）提供了基准数据，参数可灵活调整以模拟不同损伤程度。