[發明專利]一種電梯導靴故障診斷方法

在審

• 申請號: 202110016054.7
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112723076A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 李琨;朱曉玲
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B66B5/00
• 分類號: B66B5/00;B66B7/04
• 代理公司: 昆明金科智誠知識產權代理事務所(普通合伙) 53216
• 代理人: 胡亞蘭

1.一種電梯導靴故障診斷方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1、電梯導靴振動信號的采集與分析；

S2、構建Gabor小波濾波器，并對電梯導靴故障的特征信號處理；

S3、基于多核支持向量機的電梯導靴故障診斷。

2.根據權利要求1所述的一種電梯導靴故障診斷方法，其特征在于：所述步驟S1包括如下步驟：

采用EMD對數據進行分解，具體過程如下：

1)假設觀測信號為x(t)，找到信號x(t)所有的極值點；

2)擬合x(t)的上、下包絡曲線x_max(t)和x_min(t)；

3)獲取上、下包絡線的均值曲線m_i(t)；

4)得到剩余部分h₁(t)；

h_i(t)＝x(t)-m_i(t) (2)

判定是否滿足IMF的條件，是的話執行步驟5)；如果否，則h_i(t)以x(t)代替，重復以上步驟直到h_i(t)滿足判據；

5)計算余量r_i(t)；

r_i(t)＝x(t)-c_i(t),c_i(t)＝h_ik(t) (3)

6)判定r_i(t)是否為單一信號，是的話整個分解過程結束；否則的話，以r_i(t)代替x(t)，重復以上步驟直到滿足判據；

經過EMD方法分解就將原始信號分解為線性疊加:

其中，N表示IMF的總數，c_i(t)表示第i個IMF分量，r_n(t)表示多次迭代后的剩余分量；

所述步驟S2包括如下步驟：

Gabor小波是較為典型的分辨率分析方法，其函數能夠同時在空域和頻域中取得最優分辨率；Gabor小波核函數的定義如下：

其中，k_u,v表示濾波器中心頻率，u表示方向因子，σ表示與小波頻率帶寬有關的常數，v表示尺度因子，z為給定位置(x,y)的坐標；可以看出式(5)表示參數u和v變化的函數，σ為Gabor濾波器的帶寬，決定了高斯窗寬與波長之比，其計算方式如下：

其中，為倍頻程表示的半峰帶寬，σ一般設置為2π；

Gabor小波濾波器可以分為實部和虛部：

ψ_u,v(z)＝Re(ψ_u,v(z))+iIm(ψ_u,v(z)) (7)

其中實部為：

虛部為：

幅值為：

濾波器的中心頻率k_u,v控制振蕩部分的波長、方向以及高斯窗口的寬度；

k_u,v＝k_v(cosθ_u,sinθ_u)^T (11)

其中，k_max表示Gabor濾波器最大中心頻率，一般取值為π/2；f^v表示頻域內該濾波器的空間因子；θ_u表示Gabor濾波器的方向選擇性；

所述步驟S3包括如下步驟：

本文采用多核支持向量機對數據進行分類，從而對最小二乘支持向量機進行優化，進一步提高了診斷精度；

采用權重的方式將局部和全局的核函數進行線性相加，組成了多核支持向量機，其中組合核函數K(x,z)為：

其中，β_j表示權重因子，k_j(x,z)表示單核函數；相比單個核函數學習方法，組合方法可以獲得更高的分類精度和樣本泛化能力；

將核函數代入分類的決策函數，得到：

將式(13)代入式(14)，得到線性加權多核支持向量機方法的決策函數為：

本文選擇了全局核函數POLY和局部性核函數RBF來構成組合核函數，從而兼顧了全局和局部樣本特征；因此，組合核函數K(x,z)為：

K(x,z)＝β_RBFk_RBF(x,z)+β_POLYk_POLY(x,z) (16)

β_RBF+β_POLY＝1 (17)

其中，β_POLY和β_RBF分別表示全局核函數POLY和局部性核函數RBF的權重因子。