[發明專利]一種基于分數階散布熵的滾動軸承早期故障檢測方法

有效

• 申請號: 201911347953.4
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN110864902B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 朱遠和;鄭近德;劉慶運;丁克勤;潘紫微;潘海洋
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045;G06F17/18;G06K9/62
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 杜袁成

1.一種基于分數階散布熵的滾動軸承早期故障檢測方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

(1)歸一化時間序列；所述步驟(1)具體如下：

使用正態累積分布函數作為非線性歸一化函數，將時間序列x＝{x₁,x₂,...,x_N}歸一化為y＝{y₁,y₂,...y_N}，即：

其中N表示數據點長度，σ和μ分別為時間序列x的標準差和平均值，y_i從0變化到1；

(2)將歸一化后的時間序列映射成1到c類的映射時間序列，c代表映射后的類別數；所述步驟(2)具體如下：

通過公式(2)將y_i映射成具有從1到c的整數索引的c類，為此，y_i先乘以c再與0.5相加，i＝1,2,…,N，round表示將y的每個元素四舍五入到最近整數；

(3)將所述映射時間序列進行相空間重構；所述步驟(3)具體如下：

利用公式(3)計算每個嵌入向量

其中，i＝1,2,…,N-(m-1)d，m表示嵌入維數，d是時間延遲；

(4)找出所有可能的散布模式；所述步驟(4)具體如下：

令則時間序列被映射到散布模式其中v_j∈(1,2,…,c)，j＝1,2,…,m-1， 因為散布模式一共有m個數字組成，每個數字有c種取法，所以一共有c^m個散布模式；

(5)計算每一種實際存在的散布模式概率；所述步驟(5)具體如下：

對于c^m種可能的散布模式其中v_j∈(1,2,…,c)，j＝1,2,…,m-1，相應的概率計算如公式(4)所示：

(6)根據香農熵定義得出分數階散布熵，由分數階散布熵值變化判斷滾動軸承是否發生早期故障；所述步驟(6)具體如下：

由經典的香農熵定義得出分數階散布熵：Fractional-order dispersion entropy，簡稱FDE具體如下：

其中，Γ(·)和ψ(·)分別表示伽馬和雙伽馬函數，α表示分數階階數，當α＝0時，FDE即為散布熵。