[發(fā)明專(zhuān)利]一種軸承振動(dòng)信號(hào)稀疏重構(gòu)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611154387.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106769040B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史宗莉;宋萬(wàn)清
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M13/045
• 分類(lèi)號(hào): G01M13/045
• 代理公司: 上?？剖⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

1.一種軸承振動(dòng)信號(hào)稀疏重構(gòu)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：利用離散余弦變換基，對(duì)原始軸承振動(dòng)信號(hào)x進(jìn)行稀疏化，得到x在變換域Ψ上的稀疏表示θ，x＝Ψθ，Ψ是正交矩陣；

S2：基于約束等距性條件，利用觀測(cè)矩陣Φ對(duì)信號(hào)x進(jìn)行壓縮，得到觀測(cè)信號(hào)y，y＝Φx＝ΦΨθ；

S3：利用ADMM算法和LSQR算法，由觀測(cè)信號(hào)y得到重構(gòu)信號(hào)

所述步驟S3具體為：

301：將信號(hào)重構(gòu)的L₀范數(shù)求解問(wèn)題轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)₁范數(shù)最小化問(wèn)題，滿(mǎn)足以下公式：

其中，A＝Φ；

302：利用LASSO算法解決公式(1)最小化問(wèn)題，滿(mǎn)足以下公式：

其中，λ＞0，是正則化參數(shù)；

303：利用ADMM算法將公式(2)轉(zhuǎn)化為：

x_k+1＝(A^TA+ρI)^-1(A^Ty-ρ(z_k-μ_k))

z_k+1＝S_λ/ρ(x_k+1+μ_k)

μ_k+1＝μ_k+x_k+1-z_k+1

其中，k表示迭代次數(shù)，z、μ、ρ為中間變量，S為L(zhǎng)₁范數(shù)的臨近運(yùn)算子；

304：利用LSQR算法求解公式(3)，得到重構(gòu)信號(hào)

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸承振動(dòng)信號(hào)稀疏重構(gòu)的方法，其特征在于，所述LSQR算法包括以下步驟：

(1)初始化：

β₁m₁＝d(β₁＝||d||),a₁v₁＝A^Tm₁(a₁＝||A^Tm₁||),

其中，β₁和a₁都是歸一化常數(shù)，||m₁||＝1，||v₁||＝1；

(2)循環(huán)運(yùn)算，對(duì)于k＝1,2,3,…，重復(fù)步驟(3)到步驟(6)；

(3)利用Lanczos算法進(jìn)行迭代，雙對(duì)角化：

(4)Givens正交變換過(guò)程：

(5)更新和w：

w_k+1＝v_k+1-(n_k+1/ρ_k)w_k；

(6)停止迭代直至收斂。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸承振動(dòng)信號(hào)稀疏重構(gòu)的方法，其特征在于，所述L₁范數(shù)的臨近運(yùn)算子S滿(mǎn)足以下公式：

S_p(q)＝(1-p|q|)₊q

其中，p、q為中間變量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸承振動(dòng)信號(hào)稀疏重構(gòu)的方法，其特征在于，所述觀測(cè)矩陣Φ采用高斯白噪聲矩陣。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸承振動(dòng)信號(hào)稀疏重構(gòu)的方法，其特征在于，適用于重構(gòu)非線(xiàn)性、非平穩(wěn)的軸承振動(dòng)信號(hào)，所述步驟S3得到的重構(gòu)信號(hào)用于軸承故障特征提取和軸承故障預(yù)測(cè)。