[发明专利]一种轧机振动工况划分的聚类方法

权利要求书

1.一种轧机振动工况划分的聚类方法，包括以下步骤：

(1)获取轧机振动信号、板带规格、工艺参数、控制信号、力能参数信号，形成聚类样本，聚类样本用X表示，

X＝[X₁，X₂，…X_i…，X_k]，

其中，k为信号的数量，X_i为第i组信号的数据序列，i＝1,2……k，且X_i＝[x₁，x₂，…，x_n]，n为轧机轧制一个道次时间内所采集的点数；

(2)应用多尺度形态学滤波方法对聚类样本进行预处理，得到特征信号；

(3)对聚类样本的滤波后的特征信号进行无量纲化处理；

(4)确定基于局部线性嵌入的多流行局部几何结构信息度量和多流形相似度度量；

(5)对样本空间进行降维处理；

(6)确定最优化聚类中心；

(7)采用最近邻分类器对所述降维处理后的数据集进行分类，对轧机系统的振动工况进行划分。

2.根据权利要求1所述的轧机振动工况划分的聚类方法，步骤(2)的具体操作步骤如下：

选取接近待分析信号特点的结构元素B，结构元素B为上三角型结构元素、半圆形结构元素或正弦结构元素；确定长度尺度λ_l，其具体方法如下：

首先将样本信号X_i＝[x₁，x₂，…，x_n]去信号直流分量，然后搜索信号X_i的正峰值，正峰值序列表示如下：

P＝{p_in|in＝1,2,…,n_p}

式中，n_P为峰值的总数；

计算相邻两个正峰值的时间间隔T：

T＝{t_in|t_in＝p_in+1-p_in,in＝1,2,…,n_p-1}

令多尺度形态学结构元素长度尺度λ_l的最小值和最大值分别为λ_lmin和λ_lmax

式中，为向下取整运算符，为向上取整运算符。

因此结构元素长度尺度λ_l为：

λ_l＝{λ_lmin,λ_lmin+1,…,λ_lmax-1,λ_lmax}；

确定结构元素高度尺度λ_h，其具体方法如下：

p_n的最小值和最大值分别为p_nmin和p_nmax，定义λ_h＝{β·[p_nmin+j·(p_nmax-p_nmin)/(λ_lmax-λ_lmin)]}，

式中，j＝0,1,2,…,λ_lmax-λ_lmin，β为高度的比例系数，0<β<1；

确定结构元素长度尺度λ_l和高度尺度λ_h后，利用长度尺度和高度尺度共同确定多尺度形态学分析结构元素λB，其计算方法为：

λB=(λl,λh)B=λh·1max(λlB)·(λlB),]]>

然后利用结构元素和样本信号X_i进行开—闭运算和闭—开运算后求平均，公式如下：

式中:·表示闭运算，表示开运算。