[發明專利]軸承故障信號的VGSET時頻分析方法、裝置、設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202110751984.7
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113670605A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 石光耀;郝國成;鍋娟;金亞睿;甘宇
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01M13/045;G06F17/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種軸承故障信號的VGSET時頻分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對軸承故障信號進行變分模態分解，得到多個IMF信號；

S2、對各所述IMF信號依次進行GSET變換，得到變換后的IMF信號；

S3、將所述變換后的IMF信號進行依次疊加，得到所述軸承故障信號的時頻分析結果。

2.如權利要求1所述的軸承故障信號的VGSET時頻分析方法，其特征在于，步驟S1具體包括：

S11、利用軸承故障信號f(t)構建一個約束變分優化方程：

式中，{u_k(t)}＝{u₁,u₂,...,u_K},{ω_k}＝{ω₁,ω₂,...,ω_K}表示所有IMF信號及其中心頻率的集合，表示所有IMF信號的和，K表示所有IMF信號的個數；k表示第k個IMF信號，f(t)表示軸承故障信號，δ(t)表示沖激函數，t表示時間，表示對時間求偏導，j表示虛數，s.t.表示受限，*表示求卷積；

S12、通過對所述約束變分優化方程添加二次懲罰因子和拉格朗日算子，所述約束變分優化方程轉為交替方向乘子算法求解，即求下式的最小值情況下的u_k(t)：

式中，α為二次懲罰因子，用于平衡計算結果對原軸承故障信號的保真度；λ(t)為拉格朗日算子；

S13、運用交替方向乘子算法尋求上式的鞍點，通過有限次迭代得到各IMF信號；

S14、通過以下公式計算更新后模態的功率譜，得到各IMF信號的中心頻率：

式中，表示u_k(t)的頻域形式，ω表示頻率，n表示迭代次數。

3.如權利要求1所述的軸承故障信號的VGSET時頻分析方法，其特征在于，步驟S2具體包括：

S21、對所述IMF信號進行GST變換得到IMF信號的瞬時頻率；

S22、通過IMF信號的瞬時頻率計算得到基于GST的同步提取算子SEO；

式中，表示將GST表達式中的時間窗對時間求導數，G_e(t,w)表示對IMF信號進行GST變換的結果，i表示虛數；

S23、使用所述同步提取算子SEO做同步提取變換，得到各變換后的IMF信號：

式中，表示各變換后的IMF信號，i表示第i個變換后的IMF信號。

4.如權利要求1所述的軸承故障信號的VGSET時頻分析方法，其特征在于，步驟S3中，所述將變換后的IMF信號進行依次疊加的計算公式為：

5.一種軸承故障信號的VGSET時頻分析裝置，其特征在于，包括以下模塊：

分解模塊，用于對軸承故障信號進行變分模態分解，得到多個IMF信號；

變換模塊，用于對各所述IMF信號依次進行GSET變換，得到變換后的IMF信號；

疊加模塊，用于將所述變換后的IMF信號進行依次疊加，得到所述軸承故障信號的時頻分析結果。

6.一種軸承故障信號的VGSET時頻分析設備，其特征在于，所述軸承故障信號的VGSET時頻分析設備包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的軸承故障信號的VGSET時頻分析程序，所述軸承故障信號的VGSET時頻分析程序被所述處理器執行時實現如權利要求1至4中任一項所述的軸承故障信號的VGSET時頻分析方法的步驟。

7.一種存儲介質，其特征在于，所述存儲介質上存儲有軸承故障信號的VGSET時頻分析程序，所述軸承故障信號的VGSET時頻分析程序被處理器執行時實現如權利要求1至4中任一項所述的軸承故障信號的VGSET時頻分析方法的步驟。