[发明专利]一种旋转机械故障特征提取方法及装置

权利要求书

1.一种旋转机械故障特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采集旋转机械同一截面水平方向的振动信号x(t)及垂直方向的振动信号y(t)，将其组成一个复数信号z(t)＝x(t)+jy(t)，其中，j²＝-1；

步骤2，通过一种二元特征尺度分解方法--复局部特征尺度分解CLCD将该复数信号自适应分解成多个复内禀尺度分量与一个最终残留信号之和，按照能量从高到低的顺序排列，提取前四个复内禀尺度分量；

步骤3，分别对四个复内禀尺度分量中的各复内禀尺度分量进行复数傅立叶变换，复数傅立叶变换后得到的实部傅立叶谱表示水平方向振动信号的频谱，复数傅立叶变换后得到的虚部傅立叶谱表示垂直方向振动信号的频谱；

步骤4，用全矢谱技术融合各复内禀尺度分量的实部和虚部特征，得到相应的全矢谱；

步骤5，根据得到的全矢谱的谱线特征提取旋转机械故障特征；

其中，步骤2所述的二元特征尺度分解方法——复局部特征尺度分解CLCD，具体实现步骤为：

步骤1-1，将复数信号z(t)分别投影到0方向和π/2方向，

z₀(t)＝Re(e^-j0·z(t))

步骤1-2，利用局部特征尺度分解分别计算z₀(t)和z_π/2(t)的基线信号；

具体地，利用局部特征尺度分解计算z₀(t)的基线信号的分解过程如下：

A.确定信号z₀(t)的所有极值点N_i及对应的时刻τ_i，i＝1,2,3,…,n，并构造时间序列；采用两端各增加一个极值点的方法进行延拓：

B.根据上两式计算基线信号控制点的纵坐标P_i，其中，i＝1,2,…,n；

C.求原始信号的第i个区间的基线信号段Pⁱ(t)，i＝1,2,…,n-1；采用下式所示的分段线性的方法：

其中，t∈(τ_i,τ_i+1]；

D.依次连接所求的各个基线信号段，得到基线信号p₀(t)；

利用局部特征尺度分解计算z_π/2(t)的基线信号的分解过程与利用局部特征尺度分解计算z₀(t)的基线信号的分解过程相同，得到基线信号p_π/2(t)；

步骤1-3，将步骤1-2中得到的z₀(t)和z_π/2(t)的基线信号分别从z₀(t)和z_π/2(t)中分离出来，得到剩余信号I_0(i,k)(t)和I_(π/2)(i,k)(t),

I_0(i,k)(t)＝z₀(t)-p_0(i,k)(t)

I_(π/2)(i,k)(t)＝z_π/2(t)-p_(π/2)(i,k)(t)

其中，p_0(i,k)(t)为z₀(t)的基线信号，p_(π/2)(i,k)(t)为z_π/2(t)的基线信号，i为ISC分量的个数，ISC为内禀尺度分量，k为剩余信号满足ISC条件的最大迭代次数；

具体地，满足的所述ISC条件为，

其中，X_k为每一个ISC分量在整个数据段内极值点，τ_k为各个极值点对应的时刻，k＝1,2,...,M，其中，M为极值点的个数，设定常数a∈(0,1)，L_k为均值点，设定变动量△，当|L_k+1|≤△时迭代结束；

步骤1-4，根据步骤1-3中得到的实轴方向的剩余信号I_0(i,k)(t)和虚轴方向的剩余信号I_(π/2)(i,k)(t)，计算复数信号的剩余信号I_(i,k)(t),

步骤1-5，根据步骤1-4得到的复数信号的剩余信号I_(i,k)(t)，得到复ISC分量c_i(t)，

c_i(t)＝I_(i,k)(t)

步骤1-6，将所有复内禀尺度分量和最终残留信号相加，得到复数信号的复局部特征尺度分解的完整表达式为：

其中，n为最大迭代次数，r(t)为最终残留信号；

所述步骤1-6中通过循环处理得到最终残留信号，判断循环停止的条件是残留信号呈现单调变化特性或者是一常数。