[发明专利]基于增强梅尔线性频率倒谱系数的滚动轴承故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于增强梅尔线性频率倒谱系数的滚动轴承故障诊断方法，其特征在于：包括以下过程：

获取滚动轴承的时域振动信号；

利用预设梅尔线性频率滤波器对时域振动信号进行特征提取，得到增强梅尔线性频率倒谱系数二维特征图；

根据增强梅尔线性频率倒谱系数二维特征图与预设Transformer模型，得到最终的诊断结果；

所述利用预设梅尔线性频率滤波器对时域振动信号进行特征提取，包括：

将时域振动信号按每N个采样点分为一帧进行分帧，相邻帧之间设置重叠区域以避免频谱泄露，对帧信号乘以汉宁窗后进行离散傅里叶变换得到频谱，进而取模与平方得到能量谱；

构建M个梅尔线性频率滤波器，并用其进行滤波得到输出能量；

将输出能量以e为底取对数，得到对数能量，再对对数能量进行离散余弦变换得到增强梅尔线性频率倒谱系数向量；

设增强梅尔线性频率倒谱系数的阶数为G，将M个梅尔线性频率滤波器输出的滤波能量的G阶增强梅尔线性频率倒谱系数特征向量相加并乘倍数，得到一帧信号的增强梅尔线性频率倒谱系数向量C(g)；

对C(g)进行倒谱增强，得到倒谱增强后的增强梅尔线性频率倒谱系数；

每帧信号都经过上述处理，将各帧信号所得到的倒谱增强后的增强梅尔线性频率倒谱系数按顺序拼接，得到该时域振动信号的增强梅尔线性频率倒谱系数二维特征图。

2.如权利要求1所述的基于增强梅尔线性频率倒谱系数的滚动轴承故障诊断方法，其特征在于：

输出能量MLES(m)为：k为频率，H_m(k)为梅尔线性频率滤波器，E(k)为能量谱。

3.如权利要求1所述的基于增强梅尔线性频率倒谱系数的滚动轴承故障诊断方法，其特征在于：

增强梅尔线性频率倒谱系数向量C(g)为：

s(m)为对数能量。

4.如权利要求1所述的基于增强梅尔线性频率倒谱系数的滚动轴承故障诊断方法，其特征在于：

倒谱增强后的增强梅尔线性频率倒谱系数向量C(g)^*为：

5.如权利要求1所述的基于增强梅尔线性频率倒谱系数的滚动轴承故障诊断方法，其特征在于：

预设Transformer模型中，使用改进的多头自注意力机制对特征进行改造，包括：

假设输入为两个1*h特征a₁,a₂，经过两组一维卷积层提取得到q₁₁、k₁₁、v₁₁、q₁₂、k₁₂和v₁₂；

将q₁₁与k₁₁进行点乘，并经改进的softmax映射得到δ₁₁；q₁₁与k₂₁进行点乘，并经改进的softmax映射得到δ₁₂；其中，改进的softmax映射为在softmax正半轴使用增速恒定的线性函数代替指数函数；

将δ₁₁,δ₁₂进行归一化得到权重α₁₁,α₁₂；

使用α₁₁,α₁₂对v₁₁,v₂₁进行加权求和得到与a₁对应的一个输出b₁₁，同理q₁₂也会得到一个b₁₂；

将两组所得结果拼接后经转移矩阵W得经多头注意力网络处理后与输入a₁对应的输出特征b₁；

每个输入都经过上述处理，得到与输入相对应的总输出。