[發(fā)明專利]用于機(jī)械故障診斷的三階張量的奇異值分解方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310493123.2
• 申請(qǐng)日: 2023-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116202760B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟力;楊博淙;楊康定;王飛彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 賽騰機(jī)電科技（常州）有限公司
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00;G01M13/045;G06F17/10;G06F18/00
• 代理公司: 常州至善至誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32409
• 代理人: 朱麗莎

本發(fā)明涉及故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種用于機(jī)械故障診斷的三階張量的奇異值分解方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：1）以設(shè)定的采用頻率和采樣點(diǎn)數(shù)從多個(gè)通道對(duì)機(jī)械工作時(shí)所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行采集；2）將待診斷的多個(gè)通道所采集得到的信號(hào)構(gòu)建為一個(gè)三階張量信號(hào)；3）對(duì)所構(gòu)建的三階張量信號(hào)采用張量奇異值分解公式進(jìn)行自適應(yīng)分解以獲得分量信號(hào)；4）對(duì)比所獲得的分量信號(hào)的頻率與機(jī)械故障特征頻率是否一致，以診斷機(jī)械是否存在故障。本發(fā)明能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)備故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供基礎(chǔ)支撐，實(shí)現(xiàn)多通道信號(hào)的有效分解和故障特征識(shí)別，避免機(jī)械設(shè)備漏診問(wèn)題，從而防止因設(shè)備故障引起重大事故發(fā)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及故障診斷領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于機(jī)械故障診斷的三階張量的奇異值分解方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科技的快速發(fā)展，自動(dòng)化程度日益提高，機(jī)械設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的作用也逐漸增大。機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的任何故障都有可能導(dǎo)致人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和故障診斷具有重要的意義。機(jī)械的故障振動(dòng)信號(hào)是非平穩(wěn)信號(hào)且含有大量噪聲等干擾信號(hào)，這給基于信號(hào)處理的故障診斷技術(shù)帶來(lái)極大的困難，并且工程實(shí)際中的信號(hào)就是此類信號(hào)，所以研究信號(hào)處理方法具有很大的工程應(yīng)用價(jià)值。

近年來(lái)，研究學(xué)者們將矩陣奇異值分解算法應(yīng)用于機(jī)械故障診斷領(lǐng)域并取得了一定的進(jìn)展，但是現(xiàn)有的矩陣奇異值分解方法存在著一定的不足，其中最主要的體現(xiàn)便是它無(wú)法處理多通道信號(hào)，無(wú)法提取多通道信號(hào)之間的固有耦合關(guān)系。而在工程實(shí)際中，往往測(cè)取的是多通道信號(hào)，這就難以滿足工程的實(shí)際需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一方面所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種用于機(jī)械故障診斷的三階張量的奇異值分解方法，能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)備故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供基礎(chǔ)支撐，實(shí)現(xiàn)多通道信號(hào)的有效分解和故障特征識(shí)別，避免機(jī)械設(shè)備漏診問(wèn)題，從而防止因設(shè)備故障引起重大事故發(fā)生。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于機(jī)械故障診斷的三階張量的奇異值分解方法，該方法包括以下步驟：

1）以設(shè)定的采用頻率和采樣點(diǎn)數(shù)從多個(gè)通道對(duì)機(jī)械工作時(shí)所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行采集；

2）將待診斷的多個(gè)通道所采集得到的信號(hào)構(gòu)建為一個(gè)三階張量信號(hào)；

3）對(duì)所構(gòu)建的三階張量信號(hào)采用張量奇異值分解公式進(jìn)行自適應(yīng)分解以獲得分量信號(hào)；

所述張量奇異值分解公式包括以下步驟：

31）構(gòu)建任意階張量與任意階張量的 o模式積乘法規(guī)則；

32）根據(jù)任意階張量與任意階張量的 o模式積乘法規(guī)則，得出三階張量奇異值分解公式；

33）根據(jù)三階張量奇異值分解公式確定分解后張量的階數(shù)和維數(shù)；

4）對(duì)比所獲得的分量信號(hào)的頻率與機(jī)械故障特征頻率是否一致，以診斷機(jī)械是否存在故障。

進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟31）中，首先設(shè)定m階張量中有 o階的維數(shù)與n階張量中 o階的維數(shù)對(duì)應(yīng)相等，它們之間的乘法定義為 o模式積，則m階張量與n階張量之間的 o模式積為：