利索能及
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专利号: 2022111103985
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于VMD‑SSA‑LSTM的滚动轴承剩余使用寿命预测方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1、初始化VMD的分解模态数k和惩罚因子α的取值范围分别是[kmin,kmax]和[αmin,αmax],对原始振动信号进行VMD,得到k层IMF分量;

步骤2、根据滚动轴承的各种故障类型的故障特征频率计算公式表,计算滚动轴承各种故障特征频率;

步骤3、计算k层IMF分量故障特征频域处的Lp/Lq范数F(i)L∞/L1;

步骤4、将整个特征频域段所包含的M个故障特征频率估计值f(i)的L∞/L1范数相加构造出IMF分量的L∞/L1范数;

步骤5、比较[kmin,kmax]和[αmin,αmax]范围内不同k和α取值得到的ff大小,并记录最大ff的对应k和α的取值(kbest,αbest);

步骤6、对原始振动信号再次进行VMD,k和α的值取为(kbest,αbest),得到kbest个IMF分量;

步骤7、对IMF信号进行重构,计算信号分解得到的kbest个IMF分量的平方包络谱和Hausdorff距离,得到HD矩阵:步骤8、将计算得到的各IMF分量的L∞/L1范数FSL∞/L1构造成FS向量,将HD矩阵与FS向量相乘,计算向量HFS中所有元素之和,计算得到各IMF量的重构因子r,最终用IMF的分量乘以重构因子r并求和得到重构后的信号X(t);

步骤9、将重构信号X(t)输入LSTM网络,得到滚动轴承剩余寿命预测结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于VMD‑SSA‑LSTM的滚动轴承剩余使用寿命预测方法,其特征在于步骤3的Lp/Lq范数F(i)L∞/L1,其中p=∞,q=1;

2

其中,SES是平方包络谱,计算公式为SES[n]=|x[n]+j*Hilbert{x[n]}| ,Hilbert{.}表示Hilbert变换;N为特征频域段的故障信号被均匀分割的组数;n表示第n组故障信号,x[n]为第n组故障信号的故障特征频率估计值f(i)的时域信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于VMD‑SSA‑LSTM的滚动轴承剩余使用寿命预测方法,其特征在于步骤4所述的IMF分量的L∞/L1范数;

其中,M≤N;由于对原始振动信号进行VMD得到k层IMF分量,因此最终得到的适应度函数ff为:其中,g表示第层IMF分量。

4.根据权利要求3所述的一种基于VMD‑SSA‑LSTM的滚动轴承剩余使用寿命预测方法,其特征在于步骤5比较[kmin,kmax]和[αmin,αmax]范围内不同k和α取值得到的ff大小,具体的实现如下:k和α从最小值kmin和αmin开始取,步长为1,[kmin,kmax]范围内的每个k都将与[αmin,αmax]范围内所有α进行组合。

5.根据权利要求4所述的一种基于VMD‑SSA‑LSTM的滚动轴承剩余使用寿命预测方法,其特征在于对原始振动信号再次进行VMD,k和α的值取为(kbest,αbest),得到kbest个IMF分量。

6.根据权利要求5所述的一种基于VMD‑SSA‑LSTM的滚动轴承剩余使用寿命预测方法,其特征在于步骤7所述的计算信号分解得到的kbest个IMF分量的平方包络谱和Hausdorff距离,得到HD矩阵:

7.根据权利要求6所述的一种基于VMD‑SSA‑LSTM的滚动轴承剩余使用寿命预测方法,其特征在于步骤8将计算得到的各IMF分量的L∞/L1范数FSL∞/L1构造成FS向量;

将HD矩阵与FS向量相乘:

计算向量HFS中所有元素之和 通过下式得到各IMF量的重

构因子r:

最终用IMF的分量乘以重构因子r并求和得到重构后的信号X(t);