液压系统以其复杂工况适应性强、调速范围宽、结构简单等优势,已广泛应用于国防装备、航空航天、材料加工以及工程机械等诸多领域,对液压系统进行状态监测是保障上述设备运行安全的有效途径。然而液压系统常用的流量、压力、振动等监测方法易受噪声干扰,尤其在变转速工况下发生性能退化时,如响应速度慢、低速稳定性差、效率降低等,其压力和流量特征信息微弱,易被系统运行过程中的强噪声淹没,致使变转速下液压系统运行状态监测变得异常困难。课题组在前期基于动能刚度的机电液系统性能退化机理方面的研究表明,变环境工况作用于系统内部多能域参数的变化,对内影响动能刚度,对外改变瞬时转速波动的效应传递链^[1],且瞬时转速信号具有信噪比高、对早期故障敏感等优势。因此,针对变转速工况下的液压系统,本文从马达瞬时转速的精确测量入手,研究变转速下转速波动特征提取的软硬件技术。以变转速液压泵控马达系统为对象,揭示变转速液压泵控马达系统运行性能变化与柱塞马达转速波动的联系,为开展基于瞬时转速波动分析的液压系统状态监测及故障诊断方法提供理论和技术支持。论文的主要研究内容如下:（1）变转速下马达瞬时转速的精确测量研究。针对变转速运行马达,研究以测速齿盘配合磁电式转速传感器为测量元件,结合软件计数算法用于其瞬时转速测量的有效性。基于此,分析了测速误差来源和抑制措施,着重研究了主要误差源—量化误差的产生机理和计算方法,并提出有效的量化误差抑制方法。上述研究提高了变转速下马达瞬时转速的测量精度,为马达转速波动特征的准确提取提供了应用基础。（2）转速波动特征提取方法研究。变转速下,马达的转速波动信号出现调频、调幅等非平稳特征,使传统的转速波动特征提取方法失效。针对该问题,分析了马达瞬时转速在宽范围内变化时,阶比分析方法的缺陷,利用带通滤波和时间域翻转原理,提出了基于阶比滤波器的转速波动特征提取方法。通过在角度域对马达非平稳转速波动信号进行零相位阶比滤波,经角度—时间转换后,实现时间域中马达各转速波动分量的有效分离及其转速波动特征的准确提取。为基于柱塞马达瞬时转速波动分析的变转速液压泵控马达系统运行状态监测方法提供了技术支持,同时,为变转速下转速波动特征的准确提取提供了新思路与新方法。（3）验证基于瞬时转速波动分析方法的有效性。结合工程实际,在变转速液压泵控马达测控平台上设计并模拟了变转速工况试验环境。首先在柱塞马达典型变转速、变负载运行工况下完善了马达输出轴瞬时转速精确测量软硬件,然后利用阶比分析将柱塞马达瞬时转速的非平稳时间序列转换至角度域,再通过零相位阶比滤波器提取了导致柱塞马达转速波动的两个波动分量及其转速波动特征:1x（马达输出轴）和0.325x（减速箱输出轴）,最终分析了两个转速分量转速波动特征随动力源转速和负载的变化规律。为开展基于瞬时转速波动分析的液压系统运行状态监测研究提供了理论和技术支持。（4）在线瞬时转速测量和转速波动特征提取软件试验系统开发。以变转速下马达瞬时转速测量、量化误差计算和转速波动提取原理为基础,采用LabVIEW和MATLAB混合编程方法,开发了在线瞬时转速测量和转速波动特征提取软件,并通过相关试验检验了软件的实用性和可靠性。通过改变参数设置也能够应用于其他变转速运行设备。