一种加权滑动窗二阶同步压缩S变换轴承故障诊断方法与流程

文档序号:21788986发布日期:2020-08-07 20:40阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种加权滑动窗二阶同步压缩s变换轴承故障诊断方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

步骤1:采集轴承的振动信号f;

步骤2:指定滑动窗长度w;

步骤3:指定变步长分析模块的类别数量m;

步骤4:将振动信号f依据滑动窗长w与变步长分析模块类别数量m分解得到多段变步长分析模块输入信号;

步骤5:对第i个变步长分析模块输入信号进行二阶同步压缩s变换算法分析;

步骤6:对第i个变步长分析模块输入信号进行二阶同步压缩s变换算法分析后依据相应的rényi熵值计算第i个各变步长分析模块的权重ρi,然后令i=i+1;

步骤7:判断此时的i是否大于m,若大于m,进入步骤8;若不大于m,进入步骤5;

步骤8:将多个变步长模块输出依权重ρi重构得到总信号时频谱图;

步骤9:提取总信号时频谱图内显著故障特征分量,对比理论故障频率判别轴承故障类型。

2.根据权利要求1所述的加权滑动窗二阶同步压缩s变换轴承故障诊断方法,其特征在于,所述步骤1具体为:通过加速度传感器采集轴承的振动信号f。

3.根据权利要求1所述的加权滑动窗二阶同步压缩s变换轴承故障诊断方法,其特征在于,所述步骤4中根据变步长分析模块类别数量m对步长进行配置的公式为:

式中,λi为第i个变步长分析模块的步长;w为滑动窗的宽度。

4.根据权利要求1所述的加权滑动窗二阶同步压缩s变换轴承故障诊断方法,其特征在于,所述步骤5中二阶同步压缩s变换的表达式为:

式中,gσ(0)为可变高斯窗函数;为s变换,为二阶修正瞬时频率估计,δ表示狄拉克分布,γ为预设阈值,η为频率因子,ω为相位因子,t为时间。

5.根据权利要求1所述的加权滑动窗二阶同步压缩s变换轴承故障诊断方法,其特征在于,所述步骤6中依据相应的rényi熵值对权重进行配置的公式为:

ρi=[(1-α)(rα(yi)-μmin[rα(yi)])]-1

式中,α为所用rényi熵值的阶数;μ为一个尺度参数,取值范围μ∈[0,1],rα(yi)为第i个变步长分析模块的输出结果yi的rényi熵值。

6.根据权利要求5所述的加权滑动窗二阶同步压缩s变换轴承故障诊断方法,其特征在于,所述所用rényi熵值的阶数α为3。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的加权滑动窗二阶同步压缩s变换轴承故障诊断方法,其特征在于,所述步骤8中总信号时频谱图的重构公式为:

其中,yw[d]为总信号第d个加权滑动窗的输出结果,yi为加权滑动窗内部第i个变步长分析模块的输出结果,w为该加权滑动窗的宽度。

8.根据权利要求7任意一项所述的加权滑动窗二阶同步压缩s变换轴承故障诊断方法,其特征在于,所述滑动窗长度w为1000。

9.根据权利要求8任意一项所述的加权滑动窗二阶同步压缩s变换轴承故障诊断方法,其特征在于,所述变步长分析模块的类别数量m为3。


技术总结
本发明涉及轴承故障诊断领域,公开了一种加权滑动窗二阶同步压缩S变换轴承故障诊断方法,用于提升轴承故障特征提取与故障类型辨识的精度。本发明根据轴承故障振动信号特征构建最优加权滑动窗模块,将二阶同步压缩S变换融入多个步长模块中,通过优化算法在信号时频分析过程中自适应地获得与故障特征信号最佳匹配的高斯窗,利用所获的时频分析Rényi熵计算权值,然后实现总体信号重构输出。通过时频谱图对轴承故障特征进行准确提取与故障类型的精确辨识,适用于滚动轴承故障诊断。

技术研发人员:李福生;林荣晔;刘治汶;靳玉林;赵彦春;程惠珠
受保护的技术使用者:电子科技大学
技术研发日:2020.04.30
技术公布日:2020.08.07
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