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申请/专利权人：昆明理工大学

摘要：本发明公开了一种参数自适应分解结构的轴承故障特征增强方法，属于故障诊断技术与信号处理分析技术领域；本发明方法针对编码器安装误差对轴承故障特征辨识干扰的问题，提出一种参数自适应分解结构的轴承故障特征增强方法，该方法首先对Savitzky‑Golay滤波器的滤波长度进行自适应地划分，以获得不同参数下的剩余信号；其次，结合一种诊断指标IIDF来表征各剩余信号中包含轴承故障信息的丰富性，获得IIDF值最大时对应的优化滤波长度参数；基于最优参数的Savitzky‑Golay滤波器消除编码器安装误差，通过对应的包络谱分析揭示轴承故障特征；本发明方法提出的PDS结构具有以低计算成本获得高精度参数的优势，结合Savitzky‑Golay滤波器，可有效消除编码器安装误差分量对轴承故障特征辨识的干扰。

主权项：1.一种参数自适应分解结构的轴承故障特征增强方法，其特征在于，步骤如下：1采集光学编码器的瞬时角位移和对应的时间，采用向前差分法计算瞬时角速度IASi；2基于参数自适应分解结构获得Savitzky-Golay滤波器滤波长度Mldl序列，然后结合固定滤波阶次P，采用Savitzky-Golay滤波器对原始信号IASi进行滤波，进而获得滤波后信号以及剩余信号并对剩余信号进行包络谱变换；采用IIDF指标表征包络解析信号中包含轴承故障信息的丰富性；选择IIDF指标最大时对应的优化滤波长度Mop；3基于优化滤波长度Mop和固定滤波阶次P，采用Savitzky-Golay滤波器对原始信号IASi进行滤波，获得最优剩余信号，对剩余信号进行通过包络谱分析揭示轴承故障特征；所述步骤2具体操作如下：1设初始滤波长度Mldl取值范围为[Al→p,Bl→p]，固定滤波阶次为P，Mldl的增量为Sl，Mldl＝Al→p,Al→p+Sl,...,floorBl→p-Al→pSl；等级l处离散序列个数dl＝1,2,...,∑pfloorBl→p-Al→pSl；p＝1,2,3,...；l＝1,2,3,...；floor·表示向下取整；2基于固定滤波阶次P和滤波长度Mldl序列，获得不同滤波长度Mldl对应的滤波系数采用Savitzky-Golay滤波器对原始信号IASi进行滤波，获得滤波后信号其计算式为： 式中，n＝Mldl-12+1,Mldl-12+2,Mldl-12+3,lengthIASi，length·表示取数据长度，原始信号与滤波后信号的差值为剩余信号，表示为3对剩余信号进行包络谱变换，其计算式为：式中F{·}和F-1{·}分别表示傅里叶变换和傅里叶反变换，|·|表示取绝对值，hn表示包络系数；4采用IIDF指标表征包络解析信号中包含轴承故障信息的丰富性，获得包络解析信号中包含轴承故障信息丰富性的指标5如果不满足floorSl+12＝1，则缩小滤波长度Ml+1dl+1的取值范围和精细步长Sl+1，Sl+1＝Slε，Ml+1dl+1＝Al+1→p,Al+1→p+Sl+1,...,floorBl+1→p-Al+1→pSl+1，在分解等级l+1时出参数取值范围[Al+1→p,Bl+1→p]，通过自适应阈值获得，进而替换分解等级l的参数取值范围和参数增量步长，即[Al→p,Bl→p]＝[Al+1→p,Bl+1→p]，Sl＝Sl+1，等级l+1处离散序列个数dl+1＝1,2,...,∑pfloorAl+1→p-Bl+1→pSl，并返回步骤2继续执行；如果满足floorSl+12＝1，则输出优化滤波长度参数Mop，其计算式为式中argmax{·}表示返回最大时对应的优化参数Mop；所述采用IIDF指标表征包络解析信号中包含轴承故障信息的丰富性，其计算式为： 式中γ1＝freb-fT-2fv，γ2＝fv-2fT，γ3＝freb-2fT，γ4＝h1+1freb-fT-2fv，γ5＝h1freb-fT-h2+1fv，γ6＝h1freb+fT-h2fv，γ7＝h1freb-fT，χ2＝Zldln，fT＝0.02freb，χ1通过χ2的自适应阈值获得；freb表示轴承故障特征阶次，fv表示轴承故障特征相关的调制频率，H1和H2分别表示轴承故障特征谐波阶次和调制分量特征谐波阶次。

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