[發明專利]第二類三階張量分解方法、裝置及其軸承故障檢測系統

在審

• 申請號: 202211534418.1
• 申請日: 2022-12-02
• 公開（公告）號: CN115935141A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 楊博淙;張飛斌;孟力;楊康定;王飛彪;詹鎧源
• 申請（專利權）人: 賽騰機電科技(常州)有限公司
• 主分類號: G06F18/00
• 分類號: G06F18/00;G06F18/213;G06F17/16;G01M13/045
• 代理公司: 常州至善至誠專利代理事務所(普通合伙) 32409
• 代理人: 趙旭

本發明涉及故障診斷信號處理技術領域，尤其涉及一種第二類三階張量分解方法、裝置及其軸承故障檢測系統，第二類三階張量分解方法包括：獲取振動加速度信號，根據振動加速度信號構建多通道三階張量信號X；構建高階張量第二類乘法以及轉置的計算模型；對所述三階張量信號X進行第二類張量奇異值分解，獲取張量U、張量S和張量V；根據高階張量第二類乘法以及轉置的計算模型和張量U、S和V對三階張量信號X進行重構，獲取多個分量信號。本發明的第二類三階張量分解方法，實現對信號的有效分解和特征提取保證滾動軸承狀態信息的完備性，利于信號的分析和診斷，為機電裝備監測和剩余壽命預測提供基礎支撐。

技術領域

本發明涉及故障診斷信號處理技術領域，尤其涉及一種第二類三階張量分解方法、裝置及其軸承故障檢測系統。

背景技術

滾動軸承是旋轉設備的核心部件，也是旋轉設備機械故障的主要來源，開展滾動軸承故障診斷技術研究對于保障機械設備安全運行和健康維護具有重要的理論研究意義和工程應用價值。

振動分析是用于檢測軸承缺陷的一種重要手段。目前，對于軸承故障診斷的研究主要涉及了信號處理與故障特征提取等多方面。

張量，作為向量和矩陣的高階擴展，并為現有的且具有自然多維結構的真實數據提供了一種有用的表示。向量是一階張量，矩陣是二階張量。張量分析可以在保留多個通道信號之間固有關聯的情況下對信號進行分解、降噪等處理，因此相比于向量分析和矩陣分析具有獨特的優勢。盡管張量分解方法在不同的研究領域中都非常受歡迎，但是經典的CP分解、Tucker分解和HOSVD等張量分解方法都是基于n-模式積對矩陣奇異值分解進行的高階拓展，無法真正實現多階張量相乘，導致張量分解方法存在一些固有的問題，如CP分解的秩不唯一，Tucker分解的核心張量非偽對角，準確性差，張量分解方法作為滾動軸承健康監測與故障診斷的有利手段，這些固有的問題，對信號分解和特征提取時存在局限性，不能保證滾動軸承狀態信息的完備性和準確性，從而導致現有的張量分解不利于信號的分析和設備的故障診斷。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為解決現有張量分解方法中的一些固有的問題，使得奇異值分解時存在局限性，不能保證滾動軸承狀態信息的完備性，從而不利于信號的分析和診斷的技術問題。本發明提供一種第二類三階張量分解方法，實現對信號的有效分解和特征提取，保證滾動軸承狀態信息的完備性，利于信號的分析和診斷，為機電裝備如滾動軸承狀態監測和剩余壽命預測提供基礎支撐。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種第二類三階張量分解方法，包括如下步驟：

步驟S1：獲取多通道的振動加速度信號x₁，x₂，…，x_c；

步驟S2：根據所述振動加速度信號x₁，x₂，…，x_c構建多通道三階張量信號其中，I₁為所述多通道三階張量的第一階、I₂為所述多通道三階張量的第二階和I₃為所述多通道三階張量的第三階；

步驟S3：構建高階張量第二類乘法以及轉置的計算模型，假設m階張量以及n階張量根據預設的所述m階張量A和所述n階張量B構建第二類乘法計算公式，并獲取新張量C，第二類乘法計算公式為：

其中，I_m+1-r＝J_r，r＝1,2,…,s，且所述新張量C為K階張量s為所述m階張量A的后s階的所有維數與所述n階張量B的前s階的所有維數對應相等的個數，k表示所述張量C的第幾階維數、I表示所述張量A的第幾階維數和J表示所述張量B的第幾階維數；

獲取所述m階張量轉置：