[发明专利]一种低速重载传动装置故障诊断方法

权利要求书

1.一种低速重载传动装置故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在设备高速轴安装转速传感器；

步骤二，利用数据采集设备，实时采集转速传感器测得的键相信号x(n)，其中，n代表点数；

步骤三，根据键相信号x(n)与键相发生时刻计算得到高速轴转速信号speed_1(t)，t代表时间；

步骤四，若高速轴转速信号speed_1(t)存在转速波动趋势项，使用集合经验模态分解EEMD(Ensemble Empirical Mode Decomposition)提取转速信号趋势项；若高速轴转速信号speed_1(t)平均转速稳定，直接进行步骤六；

步骤五，选取由集合经验模态分解EEMD得到的IMF’s频率由高到低排序的前六项相加，得到去除趋势项后的高速轴转速信号speed_2(t)；

步骤六，使用二代Vold-Kalman阶次滤波提取高速轴转速信号speed_2(t)或平均转速稳定高速轴转速信号speed_1(t)中的低速轴信息；

步骤七，提取低速轴信息后，对比故障机械与正常机械低速轴信息，进行故障诊断。

2.根据权利要求1所述的一种低速重载传动装置故障诊断方法，其特征在于，所述的步骤四中集合经验模态分解EEMD提取转速信号趋势项实现步骤如下：

(1)确定加入的高斯白噪声的幅值，设定为高速轴转速信号speed_1(t)幅值标准差的δ倍，δ取0.3；

(2)向高速轴转速信号speed_1(t)中加入高斯白噪声，获得信号y(t)；

(3)对信号y(t)进行EEMD分解，获取一系列本征模式分量IMF’s；

(4)重复N次上述操作，每次加入的高斯白噪声均为随机产生；

(5)将获得的N组IMF’s分量分别相加求其平均值，作为最终获得的本征模式函数IMF’。

3.根据权利要求1所述的一种低速重载传动装置故障诊断方法，其特征在于，所述的步骤六中二代Vold-Kalman阶次滤波的实现步骤如下：

(1)低速轴信息为跟踪阶比，表示为复包络与载波的乘积，即

式中，k被跟踪阶比；a_k(n)为复包络；Θ_k(n)为载波；式中复包络a_k(n)为载波Θ_k(n)的低频幅值调制，包络在局部范围内近似低阶多项式；用多项式表示阶比信号幅值变化，系统状态方程为：

式中：为不同算子；s为给定阶数；ε(n)为非一致项；

矩阵表示形式为：Ax＝ε；

(2)设定Vold-Kalman滤波器只提取单个阶比成分，系统观测方程为：

y(n)＝x(n)Θ_k(n)+ξ(n)

式中：y(n)为实测数据；ξ(n)为非跟踪阶比及随机信号；

矩阵表示形式为：y-Cx＝ξ；

(3)进行低速轴信息求解：

求方程解x(n)的前提为非跟踪阶比及随机信号ξ(n)与非一致项ε(n)的平方和最小，非一致项ε(n)平方和为：

ε^Tε＝x^TA^TAx

非跟踪阶比及随机信号ξ(n)平方和为：

ξ^Tξ＝(y^T-x^HC^H)(y-Cx)

引入加权因子r，r决定滤波器跟踪特性；

J＝r²ε^Tε+ξ^Tξ

求解方程J，得到低速轴信息。