[發(fā)明專利]一種LMD設(shè)備故障診斷方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011238874.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN112683393A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 豆春玲;寇興磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東柯瑞申智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G01H17/00
• 分類號(hào): G01H17/00;G06F30/20;G06K9/00
• 代理公司: 濰坊德信中恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37302
• 代理人: 尉金洪

1.一種LMD設(shè)備故障診斷方法，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(cè)取設(shè)備振動(dòng)信號(hào)x（k）, k=1, 2, …,N，N為采樣信號(hào)的長(zhǎng)度；

步驟2：采用局部均值分解（Local Mean Decomposition, LMD）算法將信號(hào)x（k）分解成n個(gè)分量和一個(gè)趨勢(shì)項(xiàng)之和，即，其中，c_i（k）代表由LMD算法得到的第i個(gè)分量，r_n（k）代表由LMD算法得到的趨勢(shì)項(xiàng)；

步驟3：采用非線性判別算法從LMD分解結(jié)果中排除噪聲分量和趨勢(shì)項(xiàng)，保留包含分形特征的分量c_f（k）, f=1,2,…,p，p代表濾波后剩余分量的數(shù)量；

步驟4：確定c_f（k）的局部極大值和局部極小值，采用分段Hermite插值函數(shù)分別對(duì)c_f（k）的局部極大值和局部極小值進(jìn)行插值，利用最小二乘法分別擬合c_f（k）的上包絡(luò)u(k)和下包絡(luò)l(k)，則c_f（k）的包絡(luò)定義為，符號(hào)|x|表示對(duì)x取絕對(duì)值；

步驟5：重復(fù)執(zhí)行公式 m次，j=1,2,…,m，直到，

得到c_f（k）的頻率調(diào)制部分FM^m(k)，e^j(k)代表c^j(k)的包絡(luò)，c^j(k)=FM^(j-1)(k)，c¹(k)= c_f（k）；

步驟6：采用直接積分法（Direct Quadrature, DQ）計(jì)算FM^m(k)的瞬時(shí)角度，得到c_f（k）的瞬時(shí)頻率，進(jìn)而獲得c_f（k）的瞬時(shí)尺度s_f；

步驟7：當(dāng)尺度為s時(shí)，則振動(dòng)信號(hào)x(k)的去趨勢(shì)結(jié)果為；

步驟8：將Y_s(k)分成不重疊的N_s段長(zhǎng)度為s的數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)長(zhǎng)度N通常不能整除s，所以會(huì)剩余一段數(shù)據(jù)不能利用；為了充分利用數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，再從數(shù)據(jù)的反方向以相同的長(zhǎng)度分段，這樣一共得到2N_s段數(shù)據(jù)；

步驟9：計(jì)算每段數(shù)據(jù)的方差：

；

步驟10：計(jì)算q階函數(shù)：

；

步驟11：改變s的取值，s=s_f，f=1,2,…,p，重復(fù)上述步驟3到步驟10，得到關(guān)于q和s的方差函數(shù)F_q(s)；

步驟12：如果x(k)存在分形特征，則F_q(s)和尺度s之間存在冪律關(guān)系：F_q(s)~s^H(q)，H(q)代表x(k)的廣義Hurst指數(shù)；

當(dāng)q=0時(shí)， H(0)通過下式所定義的對(duì)數(shù)平均過程來確定：

；

步驟13：計(jì)算信號(hào)x(k)的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)度指數(shù)τ(q)=qH(q)-1；

步驟14：計(jì)算信號(hào)x(k)的奇異指數(shù)α和多重分形譜f(α):

α=H(q)+q H^’(q),

f(α)=q(α-H(q))+1，其中H^’(q)代表H(q)的一階導(dǎo)數(shù)；

步驟15：提取多重分形譜f(α)的左端點(diǎn)、右端點(diǎn)和極值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的奇異指數(shù)，利用這3個(gè)參數(shù)來描述設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。