[發明專利]一種基于馬田系統和Box-Cox變換的電機故障診斷方法

在審

• 申請號: 201410452287.1
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104215905A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 金曉航;孫毅;單繼宏
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G06F19/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種基于馬田系統和Box-Cox變換的電機故障診斷方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟一、采集電機正常工作和發生故障時的振動信號；

步驟二、對步驟一得到的振動信號進行特征參數的計算，具體是：對振動信號進行時域特征參數的計算，同時對振動信號通過小波包變換，進行時頻域上特征參數的計算；

步驟三、對步驟二得到的特征參數，以電機正常工作時得到的特征參數為基準，運用馬田系統中的穩健設計理念選取出有用的特征參數，并基于這些特征參數重新計算馬氏距離；

步驟四、對步驟三得到的非負的、非高斯分布的馬氏距離，運用Box-Cox變換，轉換成高斯分布的數據，利用高斯分布的性質和逆Box-Cox變換，確定電機工作在不同健康狀態時的馬氏距離范圍；

由馬氏距離構成的樣本數據x＝[x₁,x₂,...,x_N]，N為馬氏距離樣本的個數，x中的第i個數據x_i經Box-Cox變換后得到的數據y_i(λ)可通過下式計算出來：

yi(λ)=xiλ-1λ,λ≠0ln(xi),λ=0]]>

其中變換參數λ通過下式的最大似然函數估計出來：

f(y,λ)=-N2ln[Σi=1N(yi(λ)-y(λ)‾)2N]+(λ-1)Σi=1Nln(xi)]]>

式中，y＝[y₁,y₂,...,y_N]，Box-Cox變換前后，數據的分布情況可以通過柱狀圖或正態概率圖來進行判斷或驗證；

然后運用高斯分布的性質，得到Box-Cox變換后服從高斯分布的數據的上、下限，并通過下式的逆Box-Cox變換來確定電機工作在不同健康狀態下的馬氏距離范圍：

x=(λy+1)1λ,λ≠0ey,λ=0]]>

步驟五、對未知工作狀態的電機經過振動信號采集，有用特征參數計算和馬氏距離計算，對比步驟四中確定的馬氏距離范圍，對測試電機健康狀態的進行判斷，從而實現電機的故障診斷。