[發明專利]滾動軸承的WT、譜峭度和平滑迭代解調故障診斷方法

在審

• 申請號: 201811110100.4
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN109635307A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 竇春紅
• 申請（專利權）人: 濰坊學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.滾動軸承的WT、譜峭度和平滑迭代解調故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：利用加速度傳感器以采樣頻率fs測取滾動軸承的振動信號x（k）, k=1, 2, …,N，N為采樣信號的長度；

步驟2：采用小波分解(Wavelet Transform, WT)算法將信號x（k）分解成n個分量和一個趨勢項之和，即，其中，c_i（k）代表由小波分解算法得到的第i個分量，r_n（k）代表由小波分解算法得到的趨勢項；

步驟3：對c_i（k）執行重排操作和替代操作，經重排操作得到的數據用c_i^shuffle（k）表示，替代操作后得到數據用c_i^FTran（k）表示；

步驟4：對c_i（k）、c_i^shuffle（k）和c_i^FTran（k）分別執行多重分形去趨勢波動分析（Multifractal Detrended Fluctuation Analysis, MFDFA），得到廣義Hurst指數曲線，c_i（k）的廣義Hurst指數曲線用H_i（q）表示；c_i^shuffle（k）的廣義Hurst指數曲線用H_i^shuffle（q）表示；c_i^FTran（k）的廣義Hurst指數曲線用H_i^FTran（q）表示；

步驟5：如果H_i（q） 與H_i^shuffle（q）或H_i（q） 與H_i^FTran（q）之間的相對誤差小于5%，或者H_i（q） 、H_i^shuffle（q） 和H_i^FTran（q）三者都不隨q而變化，則拋棄對應的c_i（k）分量；

步驟6：對剩余的c_i（k）分量求和，將該和記為信號經重排和替代濾波后的結果x_f1（k）；

步驟7：對x_f1（k）執行譜峭度分析，求出信號峭度最大處所對應的中心頻率f₀和帶寬B；

步驟8： 根據中心頻率f₀和帶寬B對x_f1（k）進行帶通濾波，得到x_f2（k）；

步驟9：對信號x_f2（k）執行平滑迭代包絡分析，得到信號包絡eov（k）；

步驟10：對得到的信號包絡eov（k）執行離散傅里葉變換得到包絡譜，根據包絡譜特征頻率判斷機器的故障類型；

所述步驟9中的平滑迭代包絡分析方法包括以下步驟：

1）計算局部均值函數：確定信號z(k)所有的局部極值點n_i，計算相鄰兩個極值點n_i和n_i+1的平均值m_i，即

將所有相鄰兩個極值點的平均值m_i用折線連接，然后采用移動平均方法進行平滑處理，得到局部均值函數m₁₁(k)；在第1次迭代中，z(k)代表所述步驟9中x_f2(k)；

2）估計信號的包絡值：采用局部極值點n_i計算包絡估計值a_i

同樣，將所有相鄰兩個包絡估計值a_i用折線連接，然后采用移動平均方法進行平滑處理，得到包絡估計函數a₁₁(k)；

3）將局部均值函數m₁₁(k)從信號z(k)中分離出來，得到

；

4）用h₁₁(k) 除以包絡估計函數a₁₁(k)從而對h₁₁(k)進行解調，得到

理想地，s₁₁(k)是一個純調頻信號，即它的包絡估計函數a₁₂(k)滿足a₁₂(k)=1；如果s₁₁(k)不滿足該條件，則將s₁₁(k)作為新數據重復以上迭代過程m次，直到得到一個純調頻信號s_1m(k)，即s_1m(k)滿足-1≤s_1m(k)≤1，它的包絡估計函數a_1(m+1)(k)滿足a_1(m+1)(k)=1，因此有

式中

迭代終止的條件為

在實際應用中，設定一個變動量Δ，當滿足1-Δ≤a_1m(k)≤1+Δ時，迭代終止；本例中變動量Δ=0.01；

5）把迭代過程中產生的所有包絡估計函數相乘便可以得到信號包絡

。