1.基于快速非线性盲解卷积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;
(2)非线性特征激活:确定伸缩因子和平移因子,通过广义非线性Sigmoid函数,对输入矩阵进行激活;
(3)构建目标函数:对特征向量进行L2范数归一化,约束滤波器能量,求出L1范数,并添加滤波器L1/2范数惩罚项,构造出目标函数;
(4)模型训练并输出故障特征:通过拟牛顿法优化目标函数,利用训练好的滤波器对输入样本进行滤波,进行时频分析和包络分析,对滤波器进行频谱分析;
(5)故障类型诊断:根据时频分布判断故障的特征周期、包络谱判断特征频率、频分布和滤波器频谱判断中心频率,定位故障类型;
1×N 1×N
在步骤(1)中,采集的振动信号样本为x∈R ,其中R 表示1行N列的矩阵,根据转速信息确定滤波器长度L,对样本进行Z‑Score归一化,构造故障信号的Hankel矩阵其中Ns=N‑L+1;
在步骤(2)中,通过广义Sigmoid函数对输入矩阵进行非线性激活,并保证激活前后特
1×L
征的0值分布一致,具体激活过程为 其中 f∈R 为滤‑8
波器,ε=1×10 ,a和b分别为伸缩因子和平移因子,Y为激活后的特征;
步骤(3)中,目标函数由非线性特征的L1/2范数 滤波器的稀疏惩罚项 组成,且滤波器被约束为单位能量;即:j
其中||f||2=1
i
其中,||·||1和||·||2分别表示L1和L2范数,λ为惩罚项的调整系数,Y指第i个特征,jf指滤波器的第j个元素。
2.如权利要求1所述的基于快速非线性盲解卷积的旋转机械早期故障诊断方法,其特征在于,在步骤(4)中,通过拟牛顿法优化目标函数,利用训练好的滤波器对输入样本进行滤波,对滤波后的信号进行同步提取变换时频分析和Hilbert包络分析,对滤波器进行频谱分析。