[发明专利]基于分数levy稳定运动的滚动轴承剩余有效寿命预测方法

权利要求书

1.基于分数levy稳定运动的滚动轴承剩余有效寿命预测方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

1)利用变分模态分解法将滚动轴承的原始振动信号分解为K个本征模态函数，并通过单调性、鲁棒性和趋势性指标选取最优模态；

2)利用基于分数Levy稳定运动对轴承的退化过程进行建模，获取退化模型；

3)设置一个故障阈值，对于步骤2)中的退化模型，获取分数Levy稳定运动的Hurst指数并估计模型参数，获取特征指数的估计值和漂移系数、扩散系数的估计值；

4)将步骤3)中获取的参数代入步骤2)的退化模型，利用蒙特卡洛方法对轴承的剩余有效寿命预测。

2.根据权利要求1所述的基于分数levy稳定运动的滚动轴承剩余有效寿命预测方法，其特征在于，步骤1)中，利用变分模态分解法将原始振动信号分解为K个本征模态函数的表达式为：

u_k(t)＝A_k(t)cos(φ_k(t))

式中，A_k(t)和ω_k＝φ_k′(t)分别为K个变分模态u_k(t)的瞬时振幅和瞬时频率。

3.根据权利要求1所述的基于分数levy稳定运动的滚动轴承剩余有效寿命预测方法，其特征在于，步骤1)中，选取最优模态的具体内容为：

引入三种优度指标来判断选择适合的分量，通过三个指标在K个模态中选取一个最优模态，三个优度指标分别为单调性指标Mon、鲁棒性指标Rob、趋势性指标Tre，通过综合考虑三个指标选择最优的模态，即：

Com＝a1Mon+a2Rob+a3Tre

式中，a1、a2、a3分别为单调性指标、鲁棒性指标和趋势性指标的权重，且满足a1+a2+a3＝1，Com的取值范围为0到1。

4.根据权利要求3所述的基于分数levy稳定运动的滚动轴承剩余有效寿命预测方法，其特征在于，三种优度指标的表达式分别为：

5.根据权利要求1所述的基于分数levy稳定运动的滚动轴承剩余有效寿命预测方法，其特征在于，步骤2)中，退化模型的表达式为：

X(t)＝X(0)+μt^b+δL_H,α(t)

式中，μ为漂移系数，δ为扩散系数，b为幂律指数，L_H,α(t)为分数Levy模型。

6.根据权利要求1所述的基于分数levy稳定运动的滚动轴承剩余有效寿命预测方法，其特征在于，步骤3)中，设置一个故障阈值，利用R/S法获取分数Levy稳定运动的Hurst指数和特征指数，利用CF方法估计模型参数，获取特征指数的估计值和漂移系数、扩散系数的估计值。

7.根据权利要求6所述的基于分数levy稳定运动的滚动轴承剩余有效寿命预测方法，其特征在于，利用R/S法获取分数Levy稳定运动的Hurst指数的具体内容为：

利用R/S法获取分数Levy稳定运动L_H,α(t)中的Hurst指数H，其具体公式为：

式中，X(i,n)为离差，R为极差，S为标准差，重复上述公式得到n组不同的值R_n/S_n；对公式R_n/S_n＝bn^H两边求对数得ln(R_n/S_n)＝lnb+Hlnn，再将求得对数的公式进行直线拟合，拟合后的直线斜率即为Hurst参数H的值；

特征指数α的估计值的表达式为：

式中为分数Levy稳定运动的特征函数。