[发明专利]一种基于数据驱动的船用绞机刹车机构故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于数据驱动的船用绞机刹车机构故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、选取压力传感器，并将压力传感器安装在绞机刹车机构；

(2)、采集绞机刹车销轴运行过程所受压力信号数据并对数据进行处理；

(3)、构建数据驱动算法模型得到故障诊断模型，并利用故障诊断模型对绞机刹车机构进行状态监测并实现故障分类。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的船用绞机刹车机构故障诊断方法，其特征在于：所述步骤(1)中压力传感器选择应变片压力传感器；由于刹车力监测载荷轴和刹车销轴通过刹车螺杆连接，绞机刹车机构工作时，作用在上弧形钢带上的圆周力传递到刹车力监测载荷轴上，在刹车力监测载荷轴表面的3时水平方向和6时竖直方向安装应变片压力传感器，且应变片压力传感器安装位置相对垂直，实现对绞机刹车销轴运行中所受压力进行状态监测。

3.根据权利要求2所述的一种基于数据驱动的船用绞机刹车机构故障诊断方法，其特征在于：所述步骤(2)中对数据进行处理的具体方法包括如下步骤：

(2.1)、设置采样参数，采样参数包括采样频率f₁、采样频率f₂、采样频率f₃、采样时长t＝10s和采样间隔Δt＝10ms，对绞机刹车销轴全生命周期所受压力信号进行采样，采集绞机刹车销轴运行过程中不同阶段的运行数据，全生命周期运行数据包括正常数据、轻微故障数据、中度故障数据、重度故障数据，设置压力采样阈值为Y，当采样压力值达到Y时，停止数据采样；否则，继续采样；

(2.2)、将步骤(2.1)中采样结果以数值形式输出并保存，将应变片压力传感器与PLC控制器相连接，刹车销轴在运行过程中，作用力会传递到刹车力监测载荷轴，导致刹车轴销产生变形；压力传感器采集到的刹车销轴变形信号，通过PLC控制器中内置处理程序转换为电压信号；输出的电压信号通过A/D转换器进行转换，转换后的电压信号按照桥式电路放大输出压力信号值，将每次采样输出的数值以CSV格式保存，分别对三种不同采样频率进行采样，3时方向压力信号放置在CSV文件第一列，6时方向压力信号放置在CSV文件第二列，保存为1.CSV，以此类推，完成数据保存；

(2.3)、利用加权核主成分分析法KPCA对步骤(2.2)中输出数据进行非线性降维得到降维后的数据，其中加权核主成分分析是在主成分分析基础上利用核函数思想进行改进，核函数采用径向基函数核RBF；利用核主成分分析法将数据映射到高维空间，再将映射后的数据进行非线性降维。

4.根据权利要求3所述的一种基于数据驱动的船用绞机刹车机构故障诊断方法，其特征在于：所述步骤(2.1)中采样频率的设置方法包括如下步骤：

(2.1.1)、绞机刹车机构标准频率范围为0～500HZ，绞机刹车机构初始运行时，压力传感器采集信号为正常信号，通过时域信号图表示，且信号呈现连续趋势；

(2.1.2)、采样频率由0增加至500Hz时，每个采样频率对应的采集信号由时域信号表示，采样频率在230Hz时，采样信号出现第一次渐变式跳跃；采样频率在350Hz时，采样信号出现第二次渐变式跳跃；采样频率在450Hz时，采样信号出现第三次渐变式跳跃；

(2.1.3)、通过步骤(2.1.2)得到三种不同采样频率，分别为采样频率f_1＝230Hz、采样频率f_2＝350Hz、采样频率f_3＝450Hz。