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专利号: 2019101524416
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Duffing振子和本征模式分量的滚动轴承故障诊断方法,其特征在于,首先,采集正常运行的加速度信号,然后对所述正常运行的加速度信号进行分析处理,再建立标准的Duffing振子阵列模型,通过标准的Duffing振子阵列模型对待测信号进行运算,进而判断滚动轴承是否故障;

具体按照以下步骤实施:

步骤1、采集轴承的加速度信号x(t);

步骤2、对加速度信号x(t)进行EMD处理,至少选取加速度信号的两个局部最大值,构建最大值序列,对所述最大值序列进行三次样条插值,并建立上包络函数xmax;至少选取加速度信号的两个局部最小值,构建最小值序列,对所述最小值序列进行三次样条插值,并建立下包络函数xmin;对所述上包络函数和下包络函数的平均值序列进行计算,公式如下:m(t)=(xmax+xmin)/2                    (1),式(1)中,m(t)表示上包络函数和下包络函数的平均值序列;

步骤3、计算筛分序列,公式如下:

hi(t)=x(t)‑m(t)                       (2),若hi(t)满足IMF分量定义,则将hi(t)定义为一个IMF分量,否则,令x(t)替换hi(t),并重复步骤2~步骤3,直至hi(t)满足IMF分量定义,并定义为新的IMF分量,记为ci(t),再建立信号筛分序列;

步骤4、采用如下公式对所述x(t)进行筛分,

ri(t)=x(t)‑ci(t)                     (3),式(3)中,ci(t)表示信号筛分序列的最高频率,即本征模式分量;

并重复步骤1~步骤4,将x(t)分解为n个IMF分量和1个余项,公式如下:式(4)中,rn(t)表示余项;

步骤5、通过频域分析得到本征模式分量的主要频率ωIMF,即幅值最高的频率ωIMF,根据改进后杜芬振子公式建立标准的Duffing振子阵列模型;

步骤6、采集待测加速度信号,通过标准的Duffing振子阵列模型对待测加速度信号的主要频率进行运算,根据运算结果判断滚动轴承是否故障。

2.根据权利要求1所述的一种基于Duffing振子和本征模式分量的滚动轴承故障诊断方法,其特征在于,所述步骤5中,标准的Duffing振子阵列模型公式如下:式(5)中,k表示控制阻尼度,rd表示Duffing振子从混沌状态进入大周期状态的临界值,ωIMF表示本征模式分量中幅值最高的频率,ci(t)表示信号筛分序列的最高频率,即本征模式分量,t表示时间。

3.根据权利要求1所述的一种基于Duffing振子和本征模式分量的滚动轴承故障诊断方法,其特征在于,所述步骤6中,判断滚动轴承是否故障的具体过程如下:对所述Duffing振子阵列模型中的ci(t)和ωIMF进行比较,若ci(t)与ωIMF相同,则表示Duffing振子从混沌状态进入大周期状态,即测试的滚动轴承正常;若ci(t)与ωIMF不同,则表示Duffing振子一直处于混沌状态,即检测的滚动轴承有故障。

4.根据权利要求2所述的一种基于Duffing振子和本征模式分量的滚动轴承故障诊断方法,其特征在于,所述改进后杜芬振子公式如下:式(6)中,k表示控制阻尼度,r表示驱动力振幅,ω表示驱动力角速度,ci(t)表示信号筛分序列的最高频率,即本征模式分量,t表示时间。