1.基于改进连续变分模态分解的旋转机械故障诊断方法,包括以下步骤:S1:在旋转机械设备上,以fs为采样频率,采集一段长度为L的振动信号x(t);
S2:设置平衡参数α的变化范围为[αmin,αmax],令α从αmin开始,以步长sα增大,增大到第i步时的值为:αi=αmin+(i‑1)·sα (I)其中,i=1,2,3,…,Ns,Ns为α增大的总步数,且Ns=(αmax‑αmin)/sα+1;
S3:以αi作为平衡参数,执行连续变分模态分解SVMD,得到多个模态分量uik(t)(k=1,
2,…,Ki),其中k为模态分量的序号,Ki为第i步连续变分模态分解SVMD所得的模态分量个数;
S4:计算模态分量uik(t)的能量位置指标值EPi(k);
S5:从Ki个能量位置指标值EPi(k)中找出最小值minEPi及其对应目标模态分量的序号ONi;
S6:根据最终得到的Ns个minEPi值,画出αi与minEPi之间的关系曲线,同时画出αi与ONi之间的关系曲线;
S7:利用αi与minEPi之间的关系曲线,找出在平衡参数α增大的过程中,minEPi最小值所对应的α值,以该值作为平衡参数α的最优值αopt;
S8:利用αi与ONi之间的关系曲线,找出αi取值为αopt所对应ONi的值ONT;
S9:以αopt作为平衡参数α的值,执行连续变分模态分解SVMD,得到多个模态分量,从中选取第ONT个模态分量为最优目标模态分量uopt(t);
S10:计算最优目标模态分量uopt(t)的平方包络谱,提取故障特征频率,对旋转机械进行故障诊断。
2.基于改进连续变分模态分解的旋转机械故障诊断方法,其特征在于,步骤S4、步骤S5中,模态分量的能量位置指标值计算包括以下步骤:S2‑1:针对某一模态分量u(t),计算其平方包络谱SES(f),其中f表示频率;
S2‑2:对平方包络谱SES(f)进行归一化处理,得到归一化平方包络谱NS(f),具体方法为:其中,max[SES(f)]表示求平方包络谱SES(f)中的最大幅值;
S2‑3:利用归一化平方包络谱NS(f)计算故障特征频率成分的能量聚集性指标EC;
S2‑4:利用归一化平方包络谱NS(f)计算故障特征频率的位置精度指标PA;
S2‑5:计算模态分量u(t)对应的能量位置指标EP,公式为:其中,p为调整系数,且0<p≤1,β为平衡系数,β的计算公式为:
3.基于改进连续变分模态分解的旋转机械故障诊断方法,其特征在于,步骤S10、步骤S2‑1中,模态分量的平方包络谱计算包括以下步骤:S3‑1:针对某一模态分量u(t),计算其平方包络信号uSE(t),公式为:其中,j为虚数单位, 表示Hilbert变换,|·|表示求复数的模;
S3‑2:计算uSE(t)的平方包络谱SES(f),公式为:其中, 表示傅里叶变换。
4.基于改进连续变分模态分解的旋转机械故障诊断方法,其特征在于,步骤S2‑3、步骤S2‑5中,故障特征频率成分的能量聚集性指标EC的计算,包括以下步骤:S4‑1:对归一化平方包络谱NS(f)的幅值从大到小进行重新排列,得到重排的幅值序列SNS(n)(n=1,2,…,N),其中N表示频率点数;
S4‑2:计算SNS(n)中第一个幅值与随后M个幅值之间差值的平均值,得到能量聚集性指标EC,公式为:
5.基于改进连续变分模态分解的旋转机械故障诊断方法,其特征在于,步骤S2‑4、步骤S2‑5中,故障特征频率的位置精度指标PA的计算,包括以下步骤:S5‑1:找出归一化平方包络谱NS(f)中最大幅值所对应的频率值fma;
S5‑2:计算位置精度指标PA,公式为:
其中,C为旋转机械中所包含旋转零部件的个数,fj(j=1,2,…,C)为各个旋转零部件的理论故障特征频率。