利索能及
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专利号: 2021109405484
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于非线性卷积稀疏滤波的旋转机械早期故障诊断方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)输入信号前处理:对采集的旋转机械的振动信号样本进行Z‑Score归一化,确定滤波器的长度并构造故障信号的Hankel矩阵,作为模型的输入;

(2)非线性特征激活:确定尺度因子和平移因子,通过广义Sigmoid函数,对输入进行非线性激活;

(3)构建目标函数:先对特征向量的行进行L2范数归一化,然后对列进行L2范数归一化,对滤波器能量进行约束,求出L1范数,作为模型的目标函数;

(4)模型训练:通过拟牛顿法对模型进行迭代优化,得到滤波器组;

(5)滤波器降维:对滤波器进行频谱分析,然后计算频谱峭度,选择峭度最大值对应的滤波器作为最优滤波器;

(6)滤波和包络分析:通过最优滤波器对采集的原始样本进行滤波,并进行Hilbert包络谱分析;

(7)故障类型判断:根据包络谱的峰值、频率和谐波个数,判断故障类型。

2.如权利要求1所述基于非线性卷积稀疏滤波的旋转机械早期故障诊断方法,其特征

1×N

在于,步骤1中,测试的旋转机械振动样本为x∈R 需要经过Z‑Score归一化,即Z=(x‑μx)/σx,其中μx为均值,σx为标准差;这样每个样本的特征都被归一化到均值为0,标准差为1的分布中,然后构造故障信号的Hankel矩阵 其中Ns=N‑L+1,其中N为输入信号的长度,L为滤波器的长度。

3.如权利要求2所述的基于非线性卷积稀疏滤波的旋转机械早期故障诊断方法,其特征在于,步骤2中,通过广义Sigmoid函数对样本进行非线性激活,具体激活过程为‑8其中 为滤波器,ε=1×10 ,a和b分别为

伸缩因子和平移因子,Y为非线性特征,y为线性特征,M为滤波器维数。

4.如权利要求1所述的基于非线性卷积稀疏滤波的旋转机械早期故障诊断方法,其特征在于,在步骤3中,先对特征向量的行进行L2范数归一化,然后对列进行L2范数归一化,对滤波器能量进行约束,目标函数为式(1)所示:其中||·||1和||·||2分别表示L1和L2范数,Y指的是第i个滤波器的第j个特征值。