[發明專利]一種基于希爾伯特黃變換和質量矩熵的液壓泵故障特征提取方法

有效

• 申請號: 201610550146.2
• 申請日: 2016-07-13
• 公開（公告）號: CN106224224B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 劉紅梅;李連峰;呂琛;馬劍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 成金玉,盧紀

1.一種基于希爾伯特黃變換和質量矩熵的液壓泵故障特征提取方法，其特征在于：

(1)提出適用于故障診斷問題的質量矩熵，在量化故障信號時頻分布復雜性時充分考慮時頻塊的位置信息，故障信號二維時頻分布的三個質量矩熵(s_t(q),s_f(q),s_o(q))的具體定義如下：

將時頻平面等分為N個面積相等的時頻塊，每塊內的能量為E_i，該時頻塊能量對時間軸t、頻率軸f和原點O的質量矩分別為：

Mti=Ei.dtiMfi=Ei.dfiMoi=Ei.doi,i=1,...,N]]>

式中，d_ti，d_fi和d_oi分別表示第i個時頻塊到時間軸、頻率軸和原點的距離；

整個時頻平面對時間軸、頻率軸和原點的質量矩分別為：

Mt=Σi=1NMtiMf=Σi=1NMfiMo=Σi=1NMoi,i=1,...,N]]>

對每個時頻塊能量的質量矩進行歸一化，得到：

qti=Mti/Mtqfi=Mfi/Mfqoi=Moi/Mo,i=1,...,N]]>

于是有：

Σi=1Nqti=1Σi=1Nqfi=1Σi=1Nqoi=1,i=1,...,N]]>

故障信號時頻分布對時間軸質量矩熵s_t(q)，對頻率軸質量矩熵s_f(q)和對原點O的質量矩熵s_o(q)分別定義如下：

st(q)=-Σi=1Nqtilnqtisf(q)=-Σi=1Nqfilnqfiso(q)=-Σi=1Nqoilnqoi,i=1,...,N]]>

式中，q_ti，q_fi和q_oi分別為第i個時頻塊能量對各坐標軸或原點的質量矩占整個時頻分布能量相對于對應坐標軸或原點的質量矩的比值；

對時間軸的質量矩熵s_t(q)表征時頻分布對頻率f的復雜性，即故障信號能量在不同頻率段的分布情況度量；對頻率軸的質量矩熵s_f(q)表征時頻分布對時間的復雜性，即故障信號能量分布的時變特性度量；對原點O的質量矩熵s_o(q)表征時頻分布的綜合復雜性；

(2)將希爾伯特黃變換和質量矩熵結合，提出一種適用于處理非平穩信號的故障特征提取方法，經驗模態分解用于將振動信號自適應地分解為一系列的固有模態分量，希爾伯特變換用于計算瞬時幅值和瞬時頻率從而得到希爾伯特譜，最后使用質量矩熵量化時頻分布的復雜性，作為液壓泵故障特征。