[发明专利]基于电机电流分析法的永磁同步电机轴承故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于电机电流分析法的永磁同步电机轴承故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：同时采集永磁同步电机定子U、V相电流信号，并计算出W相电流，针对所得的U、V、W三相电流，采用空间矢量预处理方法对三相电流进行数据预处理操作；

步骤2：根据轴承故障对电流信号的作用机理及永磁同步电机三相电流的特点，采用变分模态分解方法对电流信号进行分解，按照对应工况设定模态分解的个数K，并根据先验知识确定分解后模态分量的带宽α；

步骤3：对步骤1经过空间矢量预处理后的电流数据按步骤2确定的参数进行模态分解，获得增维至指定个数的包含故障信息的样本数据；

步骤4：基于电流信号时域图中表现为周期正弦波形式的特点，认为相同工况下同种轴承状态的两相电流，通过矢量合成得到的电流环图像相似度应接近，但不同轴承状态受故障情况影响，其电流环应有区别，故采用近似熵作为分类特征集来反应样本序列相邻的m个点所表示的电流环图的互相近似的概率与由m+1个点所表示的电流环图的互相近似的概率之差；

步骤5：改进标准人工蜂群算法(Artificial bee colony algorithm,ABC)，提出一种自适应变类型的人工蜂群算法AVTABC(Adaptive variable type Artificial bee colonyalgorithm)，使得初始种群生成中全为侦查蜂，且三种蜂群根据最优解情况互相切换类型；

步骤6：以验证集准确率为适应度函数，利用上述AVTABC算法基于全局最优适应度值对机器学习分类模型中的关键参数进行优化，以得到分类效果最优的模型参数；

步骤7：将测试集输入到最优分类模型中进行测试，根据之前轴承分类的标签，对诊断的准确率进行计算。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1计算W相电流公式如下：

I_W＝-I_U-I_V      (1)

式中，I_U、I_V、I_W分别代表U、V、W三相电流；

针对所得的U、V、W三相电流，采用的数据预处理方法具体如下：

首先将三维坐标系中的三相电流通过空间矢量降维方法转变为直角坐标系中的两相电流，转化公式如下：

式中I_α、I_β分别代表U、V、W三相电流矢量降维后的两相电流；

针对上述两相电流，求其矢量模长，计算公式如下：

针对求得的电流矢量模长，对两相信号做矢量归一化处理，计算公式如下：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2具体过程为：

步骤2.1：结合香农采样定理，采样频率应该大于等于所需信号频谱中最高频率的2倍，因此按照下式来计算不同工况下的模态分解个数K；

式中f_e为电流基频；F_s为采样频率；K为分解个数；

上式中，电流基频f_e的计算公式如下：

式中n为电机转速；p为电机旋转磁场的极对数；

步骤2.2：由先验知识知模态分解中的惩罚因子α决定着IMF分量的带宽，取值范围为1000～3000。