Comparaison entre les analyses angulaire et temporelle des signaux vibratoires de machines tournantes : étude du concept de cyclostationnarité floue

Comparison between angular and time domain analysis of rotating machine vibratory signals : study of fuzzy-cyclostationnary concept

• Auteur / Autrice : Frédéric Bonnardot
• Direction : Joannès Daniere, Francois Guillet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, image, parole, télécoms
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

Ce travail concerne l'exploitation de la cyclostationnarité des signaux vibratoires issus de machines tournantes afin de faciliter le diagnostic. Cette propriété est induite intrinsèquement sur les machines étudiées qui sont généralement cyclique selon la variable angulaire. La notion de cyclostationnarité ainsi que ses diverses variantes est rappelée en introduction. Si les périodes cycliques sont souvent certaines suivant l'angle, elles ne le sont plus nécessairement suivant le temps à cause des fluctuations de périodes cycliques, le concept de cyclostationnarité floue permet de modéliser ce problème. Des méthodes de ré-échantillonnage angulaire sont alors proposées afin de restituer une véritable cyclostationnarité sur des signaux acquis temporellement. Des méthodologies sont ensuite proposées pour la détection de défauts d'engrenage, de roulement sur des systèmes mixtes par exploitation des particularités des diverses périodes cycliques présentes, multiples, commensurables ou non.

The aim of this thesis is to exploit the cyclostationnarity as well as possible in order to take advantage of all the information present in signals resulting from rotating machines. Firstly, the cyclostationnarity and its extensions are introduced. The cyclic periods are certain according to the angle, but not necessarily according to time because of the random fluctuations of the speed. So, we introduce the concept of fuzzy cyclostationnarity in order to characterize such a signal. Moreover, in order to induce the cyclostationnarity on the temporal signals, we propose angular domain re-sampling methods. An example of diagnosis on gears illustrates the problem caused by commensurable cycles. Then, the pseudo quasi fuzzy cyclostationnarity case is depicted by using a gear box signal with a defective rolling element bearing. The separation of the contributions gear, bearings, and noise is investigated.