[發明專利]一種基于變分希爾伯特黃變換的滾動軸承故障診斷方法

有效

• 申請號: 202011134715.8
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112326245B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 徐智;王景霖;單添敏;曹亮;李勝男;沈勇
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司上海航空測控技術研究所
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045;G06F18/00;G06F18/25
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 楊慧

1.一種基于變分希爾伯特黃變換的滾動軸承故障診斷方法，其特征在于包含以下步驟：

S1將滾動軸承的測量數據使用經驗模態分解進行處理，得到若干本征模態函數IMF_i；測量數據包括滾動軸承的振動信號、聲信號、聲發射信號，測量數據的工況包括定轉速工況和變轉速工況；

S2使用敏感準則對得到的IMF_i進行篩選，得到包含滾動軸承故障信息的敏感模態；敏感準則是指將表示沖擊性的峭度指標以及表示周期性的相關性指標融合而成用于表示滾動軸承故障成分周期性脈沖的敏感準則，融合過程如下：

S＝Sgn(K-3)*C_μ

其中：S代表敏感準則，Sgn(x)代表符號函數，K代表峭度，E(x)代表期望，μ代表均值，σ代表標準差，C_μ代表輸出信號與剩余信號的能量比值，代表輸出信號的自相關函數值，代表剩余信號的自相關函數值，R_c(τ)代表自相關函數，R_a(τ)代表周期振動信號a(τ)的自相關函數，R_b(τ)代表不相關噪聲b(t)的自相關函數,T為信號a(t)的周期，A為信號幅度，ω為角頻率大小，τ為時間t的延遲，表示信號初相位大小；

S3將每個敏感模態構造為以帶寬之和最小為目標的變分模型，并對變分模型進行求解，分離模態中的不同頻率成分，得到若干有限帶寬模態；

S4依據信號特性，將有限帶寬模態按照規定次序進行重構，得到滾動軸承故障成分；其中，信號特性是指滾動軸承故障狀態下激發的短時瞬態響應與噪聲的差異造成時域及頻域的不同；

S5使用希爾伯特黃變換對故障成分進行檢測，并與理論故障特征頻率進行對比，確定滾動軸承故障位置。

2.根據權利要求1所述的一種基于變分希爾伯特黃變換的滾動軸承故障診斷方法，其特征在于每個敏感模態通過下式構造為以帶寬之和最小為目標的變分模型：

其中，min{x}代表求x最小值，代表x從k＝1到K進行求和，‖x‖²代表x的二范數，代表對x求t的偏導,δ(t)表示沖擊函數，u_k(t)代表第k個分解模態，ω_k代表u_k(t)的中心頻率，代表約束條件。