[發(fā)明專利]一種基于單分類張量超圓盤的電機故障檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211344367.6
• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號: CN115629312A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何知義;曾雨婷;徐曉強
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G06F18/213;G06F18/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于單分類張量超圓盤的電機故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：獲取電機在不同健康狀態(tài)下的多源信號，并建立原始信號樣本集；

步驟2：從基于小波數(shù)據(jù)包分解的多源信號中提取特征張量；

步驟3：用電機正常狀態(tài)下的特征張量對單分類張量超圓盤模型進行訓(xùn)練，得到其決策函數(shù)；

步驟4：使用訓(xùn)練過的單分類張量超圓盤來檢測待檢測的樣本；

步驟5：輸出檢測結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單分類張量超圓盤的電機故障檢測方法，其特征在于，所述步驟2中，提取基于小波包分解的多源信號的特征張量的步驟如下：對于每個樣本7個信號(M＝7)分解，如下：

X＝[x₁,x₂,…，x_M]^T∈R^M×N

其中，X為樣本，每個信號x_i有N＝2048個點；

通過小波包變換將x_i分解為具有不同頻帶的P分量，如下：

p＝2^J

其中，J為分解級；

對于提取時域統(tǒng)計參數(shù)和頻域統(tǒng)計參數(shù)的特征，分別從每個分量中計算，共有H＝22個統(tǒng)計參數(shù)，時域統(tǒng)計參數(shù)為：平均值，均方根，平方根振幅，平均振幅，最大峰值，標(biāo)準(zhǔn)差，偏度，峰度，峰值因子，裕度指標(biāo)，形狀因子，為脈沖因子；

頻域統(tǒng)計參數(shù)為：譜幅平均值，光譜振幅標(biāo)準(zhǔn)差，光譜重力頻率，振幅譜峰度，譜均方根頻率，譜根4/2矩比，光譜標(biāo)準(zhǔn)差頻率，譜頻偏度，光譜頻率峰態(tài)；

對提取的統(tǒng)計特征，按頻-特征參數(shù)-傳感器三階張量進行張量表示：

其中，F(xiàn)為多源信號的特征變換為的三階特征張量，具有不同頻帶、統(tǒng)計特征和不同傳感器通道的分量作為三階張量的模態(tài)，其中I₁＝P,I₂＝H,I₃＝M。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單分類張量超磁盤的電機故障檢測方法，其特征在于，所述步驟3中決策函數(shù)的計算具體包括如下步驟：

對于由l個張量樣本組成的張量樣本集合定義張量超圓盤幾何邊界：

其中,α_i是張量樣本的組合系數(shù)

對于原點與張量超圓盤之間的最近鄰點，轉(zhuǎn)化為下式所示的最小模量優(yōu)化問題：

對于求解優(yōu)化問題的約束條件中的中心S和半徑r，并轉(zhuǎn)換為如下式二次規(guī)劃問題：

對于上式所示優(yōu)化問題，引入非負拉格朗日乘子β_i,i＝1,2,…,l構(gòu)造相應(yīng)拉格朗日函數(shù)：

根據(jù)KKT條件，得到下式中r和S的偏導(dǎo)數(shù)，并分別設(shè)為零：

二次規(guī)劃優(yōu)化問題的對偶性表示為：

對于對偶等式中的張量內(nèi)積計算問題，采用CP分解對原始張量進行分解，張量內(nèi)積可表示為：

優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為：

對于上述優(yōu)化問題，采用標(biāo)準(zhǔn)算法得到最優(yōu)解為中心S和半徑r可表示為：

將得到的中心S和半徑r替換為二次規(guī)劃的優(yōu)化問題，優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為：

進一步擴展了優(yōu)化問題中的約束條件為：

對于上式中的張量內(nèi)積計算問題，使用張量內(nèi)積公式代替，優(yōu)化問題進一步轉(zhuǎn)化為：

利用優(yōu)化問題的最優(yōu)解，設(shè)最優(yōu)解為對應(yīng)的最近鄰點為計算出最優(yōu)超平面的權(quán)值張量和偏差b^*：

單分類張量超圓盤的決策函數(shù)可以表示為：

單分類張量超圓盤的檢測輸出結(jié)果表示為：