[發(fā)明專利]一種大轉(zhuǎn)速波動(dòng)下的旋轉(zhuǎn)機(jī)械無鍵相階次跟蹤方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310303268.1
• 申請日: 2023-03-24
• 公開（公告）號: CN116578837A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王義;丁嘉凱;陳程遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G06F18/10
• 分類號: G06F18/10;G06F17/11;G06F17/10
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 左倩

一種大轉(zhuǎn)速波動(dòng)下的旋轉(zhuǎn)機(jī)械無鍵相階次跟蹤方法，包括以下步驟：1)獲取旋轉(zhuǎn)機(jī)械在大轉(zhuǎn)速波動(dòng)下的振動(dòng)信號；2)構(gòu)造SSCT原始表達(dá)式；3)獲取時(shí)變高斯窗函數(shù)窗長點(diǎn)的個(gè)數(shù)Nsubgt;w/subgt;；設(shè)定SSCT中核函數(shù)旋轉(zhuǎn)角迭代最大值nsubgt;1/subgt;、nsubgt;2/subgt;、nsubgt;3/subgt;及對應(yīng)的瞬時(shí)頻率軌跡斜率旋轉(zhuǎn)角α、β、θ；4)確定SSCT時(shí)變窗長；5)確定核函數(shù)的旋轉(zhuǎn)角度，得到SSCT最終表達(dá)式；6)計(jì)算SSCT的峭度值K(SSCT)，得到SSCT最優(yōu)參數(shù)；7)利用SSCT最優(yōu)參數(shù)對SSCT最終表達(dá)式進(jìn)行更新；8)利用SSCT精細(xì)化時(shí)頻表征方法對振動(dòng)信號進(jìn)行時(shí)頻表征，對得到的時(shí)頻表征信號進(jìn)行處理，得到用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的旋轉(zhuǎn)機(jī)械無鍵相階次譜。本發(fā)明準(zhǔn)確刻畫了旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的瞬時(shí)頻率軌跡，時(shí)頻能量得到增強(qiáng)，不存在時(shí)頻涂抹效應(yīng)，對噪聲有一定程度的抑制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)械變轉(zhuǎn)速工況故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種大轉(zhuǎn)速波動(dòng)下的旋轉(zhuǎn)機(jī)械無鍵相階次跟蹤方法。

背景技術(shù)

快速傅立葉變換(FFT)是一種分析平穩(wěn)信號的有力工具，但在實(shí)際運(yùn)行工況條件下，平穩(wěn)信號極為罕見。因此，研究人員研究并提出了許多時(shí)頻分析方法來表征非平穩(wěn)信號的時(shí)頻特性。線調(diào)頻變換(CT)是一種基本的時(shí)頻分析方法，它基于STFT構(gòu)造旋轉(zhuǎn)核函數(shù)來匹配不斷變化的線性瞬時(shí)頻率軌跡，可有效解決時(shí)頻能量分散的問題。但現(xiàn)有的基于參數(shù)化時(shí)頻分析的方法仍存在一些問題：(1)未考慮窗長對時(shí)頻表征的影響，導(dǎo)致無法識別和分離瞬時(shí)頻率緊鄰分量，從而難以進(jìn)行準(zhǔn)確的瞬時(shí)角速度估計(jì)；(2)當(dāng)瞬時(shí)頻率軌跡非線性變化時(shí)，如果時(shí)頻分析核函數(shù)不能很好地匹配瞬頻軌跡，則瞬頻軌跡的時(shí)頻能量不能很好地集中，則易受到背景噪聲的污染，甚至?xí)?dǎo)致得到的時(shí)頻表征存在嚴(yán)重的時(shí)頻涂抹問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服基于CT的參數(shù)化時(shí)頻分析方法的不足，提出了一種新的基于CT的參數(shù)化時(shí)頻分析方法——斜率同步線調(diào)頻變換(SSCT)。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種大轉(zhuǎn)速波動(dòng)下的旋轉(zhuǎn)機(jī)械無鍵相階次跟蹤方法，包括以下步驟：

1)獲取旋轉(zhuǎn)機(jī)械在大轉(zhuǎn)速波動(dòng)下的振動(dòng)信號，并通過處理得到低頻振動(dòng)信號。

2)選擇高斯窗函數(shù)h(t)和求解調(diào)制頻率C，構(gòu)造高階相位算子和時(shí)變高斯窗函數(shù)窗長，從而構(gòu)造SSCT精細(xì)化時(shí)頻表征方法的原始表達(dá)式。

3)獲取時(shí)變高斯窗函數(shù)窗長點(diǎn)的個(gè)數(shù)N_w。

設(shè)定SSCT精細(xì)化時(shí)頻表征方法中核函數(shù)旋轉(zhuǎn)角迭代最大值n₁、n₂、n₃，以及核函數(shù)旋轉(zhuǎn)角迭代最大值n₁、n₂、n₃對應(yīng)的瞬時(shí)頻率軌跡斜率旋轉(zhuǎn)角α、β、θ。

4)根據(jù)時(shí)變高斯窗函數(shù)窗長點(diǎn)的個(gè)數(shù)N_w和瞬時(shí)頻率軌跡斜率旋轉(zhuǎn)角α、θ，確定SSCT時(shí)變窗長。

5)根據(jù)最佳時(shí)頻表征Renyi熵濃度原則，確定SSCT精細(xì)化時(shí)頻表征方法中核函數(shù)的旋轉(zhuǎn)角度，得到SSCT精細(xì)化時(shí)頻表征方法的最終表達(dá)式。

6)計(jì)算SSCT的峭度值K(SSCT)，得到SSCT最優(yōu)參數(shù)。

7)利用SSCT最優(yōu)參數(shù)對SSCT精細(xì)化時(shí)頻表征方法的最終表達(dá)式進(jìn)行更新。

8)利用SSCT精細(xì)化時(shí)頻表征方法對低頻振動(dòng)信號進(jìn)行時(shí)頻表征，得到時(shí)頻表征信號，并對時(shí)頻表征信號進(jìn)行處理，得到用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的旋轉(zhuǎn)機(jī)械無鍵相階次譜。

進(jìn)一步，所述低頻振動(dòng)信號是通過對振動(dòng)信號進(jìn)行低通濾波處理得到的。

進(jìn)一步，在步驟2)中，構(gòu)造SSCT精細(xì)化時(shí)頻表征方法的原始表達(dá)式的步驟包括：