[发明专利]轴承故障信号的VGSET时频分析方法、装置、设备及存储介质

权利要求书

1.一种轴承故障信号的VGSET时频分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对轴承故障信号进行变分模态分解，得到多个IMF信号；

S2、对各所述IMF信号依次进行GSET变换，得到变换后的IMF信号；

S3、将所述变换后的IMF信号进行依次叠加，得到所述轴承故障信号的时频分析结果。

2.如权利要求1所述的轴承故障信号的VGSET时频分析方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

S11、利用轴承故障信号f(t)构建一个约束变分优化方程：

式中，{u_k(t)}＝{u₁,u₂,...,u_K},{ω_k}＝{ω₁,ω₂,...,ω_K}表示所有IMF信号及其中心频率的集合，表示所有IMF信号的和，K表示所有IMF信号的个数；k表示第k个IMF信号，f(t)表示轴承故障信号，δ(t)表示冲激函数，t表示时间，表示对时间求偏导，j表示虚数，s.t.表示受限，*表示求卷积；

S12、通过对所述约束变分优化方程添加二次惩罚因子和拉格朗日算子，所述约束变分优化方程转为交替方向乘子算法求解，即求下式的最小值情况下的u_k(t)：

式中，α为二次惩罚因子，用于平衡计算结果对原轴承故障信号的保真度；λ(t)为拉格朗日算子；

S13、运用交替方向乘子算法寻求上式的鞍点，通过有限次迭代得到各IMF信号；

S14、通过以下公式计算更新后模态的功率谱，得到各IMF信号的中心频率：

式中，表示u_k(t)的频域形式，ω表示频率，n表示迭代次数。

3.如权利要求1所述的轴承故障信号的VGSET时频分析方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

S21、对所述IMF信号进行GST变换得到IMF信号的瞬时频率；

S22、通过IMF信号的瞬时频率计算得到基于GST的同步提取算子SEO；

式中，表示将GST表达式中的时间窗对时间求导数，G_e(t,w)表示对IMF信号进行GST变换的结果，i表示虚数；

S23、使用所述同步提取算子SEO做同步提取变换，得到各变换后的IMF信号：

式中，表示各变换后的IMF信号，i表示第i个变换后的IMF信号。

4.如权利要求1所述的轴承故障信号的VGSET时频分析方法，其特征在于，步骤S3中，所述将变换后的IMF信号进行依次叠加的计算公式为：

5.一种轴承故障信号的VGSET时频分析装置，其特征在于，包括以下模块：

分解模块，用于对轴承故障信号进行变分模态分解，得到多个IMF信号；

变换模块，用于对各所述IMF信号依次进行GSET变换，得到变换后的IMF信号；

叠加模块，用于将所述变换后的IMF信号进行依次叠加，得到所述轴承故障信号的时频分析结果。

6.一种轴承故障信号的VGSET时频分析设备，其特征在于，所述轴承故障信号的VGSET时频分析设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的轴承故障信号的VGSET时频分析程序，所述轴承故障信号的VGSET时频分析程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的轴承故障信号的VGSET时频分析方法的步骤。

7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有轴承故障信号的VGSET时频分析程序，所述轴承故障信号的VGSET时频分析程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的轴承故障信号的VGSET时频分析方法的步骤。