[發(fā)明專利]一種機械系統(tǒng)的故障診斷方法、故障診斷裝置及終端

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010063932.6
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111310589B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 武哲;成立峰;檀晟玥;侯書勇;牛虎利;張嘉鈺;常宏杰;朱金達;楊光
• 申請（專利權(quán)）人: 河北科技大學
• 主分類號: G06F18/24
• 分類號: G06F18/24
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務所 13120
• 代理人: 秦敏華

1.一種機械系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于，所述故障診斷方法包括：

獲取機械系統(tǒng)的預設檢測位置在預設檢測時段內(nèi)的狀態(tài)信號；

對所述狀態(tài)信號進行自適應分解，得到多個本征模函數(shù)，其中，各個本征模函數(shù)的對應信號的中心頻率不同；

從所述多個本征模函數(shù)中選取至少一個目標本征模函數(shù)，其中，目標本征模函數(shù)和預設的基準信號的相關(guān)度小于未選取的本征模函數(shù)和所述基準信號的相關(guān)度；

基于所述至少一個目標本征模函數(shù)，對所述機械系統(tǒng)進行故障診斷；

其中，所述從所述多個本征模函數(shù)中選取至少一個目標本征模函數(shù)包括：

基于所述基準信號和指定數(shù)量的本征模函數(shù)，構(gòu)建指定數(shù)量的密度矩陣；

確定每個密度矩陣的Rényi熵，得到指定數(shù)量的Rényi熵；

從所述指定數(shù)量的Rényi熵中選取前N小的Rényi熵，其中，N為大于1的整數(shù)；

將選取的Rényi熵對應的本征模函數(shù)確定為目標本征模函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于，所述對所述狀態(tài)信號進行自適應分解，得到多個本征模函數(shù)包括：

將所述狀態(tài)信號進行二維化處理，得到二維狀態(tài)信號；

基于預設的約束變分模型對所述二維狀態(tài)信號進行約束變分求解，得到指定數(shù)量的本征模函數(shù)，其中，所述約束變分模型包括：

其中，ω_K表示第K個本征模函數(shù)的中心頻率，m_AS,K表示根據(jù)ω_K從本征模函數(shù)m_K中得到的解析信號，β_K表示第K個本征模函數(shù)的權(quán)重系數(shù)，λ表示拉格朗日乘子，f(x)表示輸入的二維狀態(tài)信號，K表示指定數(shù)量，K為正整數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機械系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于，所述基于預設的約束變分模型對所述二維狀態(tài)信號進行約束變分求解，得到指定數(shù)量的本征模函數(shù)包括：

將所述二維狀態(tài)信號輸入約束變分模型，利用乘法算子交替方向方法進行迭代運算，直至輸出的指定數(shù)量的滿足預設條件的本征模函數(shù)；

其中，所述乘法算子交替方向方法進行迭代運算的公式包括：

其中，所述表示第n+1次迭代的第K個本征模函數(shù)，表示第n+1次迭代的第K個本征模函數(shù)對應的中心頻率，λⁿ⁺¹表示第n+1次迭拉格朗日乘子，τ表示預設的時間步長；

其中，所述預設條件包括：

其中n表示迭代的次數(shù)，表示在第n次迭代的第i個本征模函數(shù)，表示第n-1次迭代的第i個本征模函數(shù)，ε表示第一預設值，i和n為正整數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于，所述基于所述基準信號和指定數(shù)量的本征模函數(shù)，構(gòu)建指定數(shù)量的密度矩陣包括：

對所述基準信號和所述指定數(shù)量的本征模函數(shù)進行正交化，得到正交化的基準信號和正交化的指定數(shù)量的本征模函數(shù)；

分別將正交化的指定數(shù)量的本征模函數(shù)和正交化的基準信號輸入至第一預設公式，得到指定數(shù)量的密度矩陣；

其中，所述第一預設公式包括：

ρ_i＝p₁|IMF_⊥iIMF_⊥i|+p₂|N_⊥N_⊥|

其中，ρ_i表示第i個密度矩陣，IMF_⊥i表示第i個正交化后的本征模函數(shù)，其中，i≤K，N_⊥表示基準信號，p₁表示第一預設概率，p₂表示第二預設概率。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的機械系統(tǒng)的故障診斷方法，其特征在于，所述目標本征模函數(shù)包括三個預設方向的目標本征模函數(shù)，其中，所述三個預設方向相互垂直。