[發明專利]一種基于自適應終止準則OMP的滾動軸承故障診斷方法

在審

• 申請號: 202011609498.3
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112613573A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 鄭峰;李永健;宋浩;高秋明;陳洪明
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/00;G01M13/045
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 李彥孚

1.一種基于自適應終止準則OMP的滾動軸承故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1)、結合所診斷軸承的幾何參數與轉速，計算出所診斷軸承的理論故障特征頻率；

S2)、分析故障信號的頻譜，觀察軸承高頻固有振動頻率的大致區間；

S3、設定初始字典的Laplace小波參數集；

S4)、通過相關濾波法來獲取與故障信號中故障沖擊成分最匹配的小波頻率和阻尼，并構造出所需要的完備字典；

S5)、采用自適應終止準則OMP算法來分解故障信號，尋求到最優的算法迭代次數，重構出信號中的故障沖擊成分；

S6)、分析重構信號的包絡譜，提取其頻譜中的故障特征頻率，完成故障模式診斷。

2.根據權利要求1所述的一種基于自適應終止準則OMP的滾動軸承故障診斷方法，其特征在于：步驟S1)中，所述的診斷軸承的理論故障特征頻率的計算方法如下：

外圈故障特征頻率f_o＝r/60×1/2×n(1-d/D×cosα)；

內圈故障特征頻率f_i＝r/60×1/2×n(1+d/D×cosα)；

滾子故障特征頻率f_b＝r/60×1/2×D/d×[1-(d/D)²×cos²(α)]；

式中，r表示轉速(分鐘)，n表示滾子個數，d表示滾子直徑，D表示軸承滾道節徑，α表示接觸角。

3.根據權利要求1所述的一種基于自適應終止準則OMP的滾動軸承故障診斷方法，其特征在于：步驟S2)中，分析故障信號的頻譜的具體方法如下：

將故障信號進行傅里葉變換，通過分析頻譜來判斷出因軸承局部缺陷引起的高頻固有振動的大致頻率區間[f₁:f₂]。

4.根據權利要求3所述的一種基于自適應終止準則OMP的滾動軸承故障診斷方法，其特征在于：步驟S2)中，軸承故障高頻固有振動區間為2KH-10KHz。

5.根據權利要求1所述的一種基于自適應終止準則OMP的滾動軸承故障診斷方法，其特征在于：步驟S3)中，所述的初始字典為：

C＝{ψ(f,ζ,τ,t)}；

式中，ψ(f,ζ,τ,t)為Laplace小波函數。

6.根據權利要求5所述的一種基于自適應終止準則OMP的滾動軸承故障診斷方法，其特征在于：所述頻率、阻尼和時移參數構成小波參數集；

所述的Laplace小波函數ψ(f,ζ,τ,t)的表達式如下：

式中，f表示頻率，ζ表示阻尼，τ表示時移參數，W_s表示小波支撐長度。

7.根據權利要求5所述的一種基于自適應終止準則OMP的滾動軸承故障診斷方法，其特征在于：初始Laplace小波字典C參數集設定如下：

f∈[f₁:10:f₂]；

ζ＝[0.005:0.005:0.2]；

τ＝[0:1/f_s:(n-1)/f_s]；

式中，f_s為故障信號的采樣率，n表示故障信號的點數。

8.根據權利要求1所述的一種基于自適應終止準則OMP的滾動軸承故障診斷方法，其特征在于：步驟S4)中，所述的完備字典的構建方法如下：

S401)、用初始字典C來對故障信號進行相關濾波，根據濾波結果可得到與故障信號中故障沖擊成分最匹配的小波頻率和阻尼

S402)、然后推移時移參數τ，張成具有不同沖擊相位的完備字典這里τ取值與初始字典C中相同。