[發明專利]一種判定可拆卸盤鼓型轉子裝配可靠度的方法

有效

• 申請號: 201210452624.8
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102967452A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 何正嘉;孫闖;曹宏瑞;李兵;申中杰;訾艷陽;陳雪峰;張周鎖
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

1.一種判定可拆卸盤鼓型轉子裝配可靠度的方法，其特征在于，包括下述步驟：

（1）實時采集可拆卸盤鼓型轉子良好裝配狀態和未知裝配狀態的動態響應信號，計算動態響應信號的時域統計特征、頻域統計特征和小波域統計特征；

（2）對采集到的振動響應信號分段，提取每一段信號的時域特征、頻域特征和小波域統計特征，構成狀態特征矩陣X：

X=[x1,...,xi,...,xs]=T11...T1i...T1s·········T161...T16i...T16sF11...F1i...F1s·········F131...F13i...F13sDWPE1...DWPEi...DWPEs]]>

其中，T₁,T₂,…,T₁₆表示16個時域統計特征;F₁,F₂,…,F₁₃表示13個頻域統計特征;D_WPE表示小波域統計特征；i＝1,2,…,s表示所統計信號段數；利用核主成分分析法分解該狀態特征矩陣，建立狀態特征矩陣的正交子空間；

V=[v₁,v₂,…,v_r]

其中，v₁,v₂,…,v_r表示狀態特征矩陣子空間V的基向量，r為空間維數；

（3）計算子空間基向量主夾角余弦值：

裝配質量良好的基準狀態正交子空間為：裝配質量未知狀態的正交子空間為：其中i＝1,2,…,r₁和i＝1,2,…,r₂分別為V₁和V₂的基向量；基向量和的元素個數都等于時域、頻域和小波域統計特征的個數；

定義矩陣S為：對矩陣S進行奇異值分解，得到矩陣S的特征值向量：

Λ=[λ1,λ2,...,λmin(r1,r2)]]]>

其中，λ_i,i＝1,2,…,min(r₁,r₂)為特征值;根據特征值向量Λ，計算子空間基向量之間的主夾角θ為：

θ=[θ1,θ2,...,θmin(r1,r2)],]]>

其中：θ_i=arccos(λ_i);i=1,2,…,min(r₁,r₂)；

主夾角θ反映了矩陣V₁和V₂的相似程度；

（4）利用主夾角θ，定義可靠度指標為：

R=cos(1min(r1,r2)||θ||2)]]>

其中，由主夾角的定義可知，θ_i滿足由此可知0≤1min(r1,r2)||θ||2≤π2,]]>0≤R≤1；

（5）用可靠度指標R即可判定可拆卸盤鼓型轉子裝配質量：R越接近1表明可拆卸盤鼓型轉子裝配質量與基準狀態越接近；反之，R越接近0表明可拆卸盤鼓型轉子裝配質量越偏離基準狀態。

2.如權利要求1所述的判定可拆卸盤鼓型轉子裝配可靠度的方法，其特征在于，步驟（2）所述的小波域統計特征是采用第二代小波包能量散度法計算，包括下述步驟：

a、利用第二代小波包變換方法分解原始信號，得到不同頻帶內的信號w_ii＝1,2,…,2^m,m為正整數；

b、計算每個頻帶信號的能量值E_i：

Ei=Σj=1N(wi(j))2/N;]]>

其中，i表示頻帶序號;N表示第i個頻帶內信號的數據點個數;w_i(j)表示第i個頻帶內信號的第j個數據點;E_i表示第i個頻帶信號能量；

c、對各個頻帶能量進行歸一化，得到歸一化能量

E~i=EiΣi=12mEi]]>

其中，表示各個頻帶能量之和；

d、顯然，歸一化能量滿足將等同于概率，則第二代小波包能量散度為：

DWPE=Σi2mE~i1lnE~i1E~i2;]]>

其中，i＝1,2,…,2m;表示轉子裝配質量良好時振動響應信號第i頻帶的歸一化能量;表示轉子裝配狀態未知時振動響應信號第i頻帶的歸一化能量。