往復(fù)式機(jī)械空間位域信號變換方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種往復(fù)式機(jī)械空間位域信號變換方法，包括如下步驟：步驟1.通過感知任意N個傳感器之間的位域信號，在往復(fù)式機(jī)械運動過程中獲得某一傳感器感知的局域強(qiáng)信號，所述傳感器為N個，N大于1；步驟2.局域強(qiáng)信號等效為多個固定傳感器采集的位域信號的線性組合，對每一個傳感器所獲取的位域信號進(jìn)行坐標(biāo)映射的空間變換；步驟3.初始化權(quán)系數(shù)矩陣，通過位域信號與傳感器信號對初始權(quán)系數(shù)矩陣進(jìn)行修正，利用坐標(biāo)映射的空間變換信號進(jìn)行位域信號重構(gòu)。為往復(fù)機(jī)械故障的預(yù)警與發(fā)現(xiàn)振動故障提供了新的檢驗途徑，從而為往復(fù)式機(jī)械安全運行提供了解決方案。
【專利說明】往復(fù)式機(jī)械空間位域信號變換方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自動化領(lǐng)域，尤其涉及一種往復(fù)式機(jī)械空間位域信號變換方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 往復(fù)式機(jī)械裝置廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和軍事裝備中，作為系統(tǒng)的核心構(gòu)件發(fā)揮 著非常重要的作用。然而，往復(fù)構(gòu)件常常在高溫、高壓、變速和強(qiáng)振動的惡劣工況下運行，導(dǎo) 致其極易發(fā)生故障，引起機(jī)械設(shè)備事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。由于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件結(jié) 構(gòu)復(fù)雜、振動源多，其故障特征具有隱蔽性，疊加性和不確定性，為早期故障的正確識別和 預(yù)示帶來了困難。
[0003]目前，針對往復(fù)機(jī)械故障信號的處理方法，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量的研宄工 作。
[0004] 1、一些學(xué)者針對往復(fù)機(jī)械的非平穩(wěn)特性提出基于相位信號的檢測方法將發(fā)動機(jī) 氣缸振動信號，超聲波信號，點火電壓信號，氣缸壓力信號使用相同的相位坐標(biāo)表不，以便 于提取故障信息。
[0005] 2、利用D-S證據(jù)理論，利用了振動故障信號的多個特征，增加了證據(jù)體數(shù)量以提 升故障診斷結(jié)果的可靠性。
[0006] 3、改進(jìn)LMD分解，提出了總體局部均值分解方法，通過信號在時頻域的分解來提 取故障特征。
[0007] 前述方法都采用固定位置的傳感器采集的加速度信號作為分析對象，實際情況中 故障位置極有可能發(fā)生變化，當(dāng)故障發(fā)生位置遠(yuǎn)離傳感器位置時，由于傳遞路徑復(fù)雜，傳感 器采集信號中故障特征已經(jīng)衰減無法有效提取。同時，已有的信號分解方法將信號分解為 固定基底的線性組合。這種分解方法缺少對不同故障類型的自適應(yīng)性。所以亟需本領(lǐng)域技 術(shù)人員解決相應(yīng)的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種往復(fù)式 機(jī)械空間位域信號變換方法。
[0009] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種往復(fù)式機(jī)械空間位域信號變換方 法，其關(guān)鍵在于，包括如下步驟：
[0010] 步驟1，通過感知任意N個傳感器之間的位域信號，在往復(fù)式機(jī)械運動過程中獲得 某一傳感器感知的局域強(qiáng)信號，所述傳感器為N個，N大于1 ;
[0011] 步驟2,局域強(qiáng)信號等效為多個固定傳感器采集的位域信號的線性組合，對每一個 傳感器所獲取的位域信號進(jìn)行坐標(biāo)映射的空間變換；
[0012] 步驟3,初始化權(quán)系數(shù)矩陣，通過位域信號與傳感器信號對初始權(quán)系數(shù)矩陣進(jìn)行修 正，利用坐標(biāo)映射的空間變換信號進(jìn)行位域信號重構(gòu)。
[0013] 所述的往復(fù)式機(jī)械空間位域信號變換方法，優(yōu)選的，所述步驟2包括：
[0014] 步驟2-1，定義^向量為第i個傳感器所采集的信號向量，m為信號向量的維數(shù)， 即所采集信號長度，所述i大于1 :
[0015] Si= [Si(O) 士⑴…Si(m)]T，所述上標(biāo)T指代向量轉(zhuǎn)置，
[0016] 將η個傳感器采集的信號向量寫成矩陣的形式作為位域變換的一組基底，定義為 基底矩陣：
[0017]S=[S1 (X)，s2 (X)，· · ·，sn (X)]，
[0018] 定義位域矩陣卷積運算：
[0019] P(x) = W(x) ? S
[0020] 其中W(x)為權(quán)系數(shù)矩陣，由權(quán)系數(shù)向量組成，
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 一種往復(fù)式機(jī)械空間位域信號變換方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，通過感知任意N個傳感器之間的位域信號，在往復(fù)式機(jī)械運動過程中獲得某一 傳感器感知的局域強(qiáng)信號，所述傳感器為N個，N大于1 ; 步驟2,局域強(qiáng)信號等效為多個固定傳感器采集的位域信號的線性組合，對每一個傳感 器所獲取的位域信號進(jìn)行坐標(biāo)映射的空間變換； 步驟3,初始化權(quán)系數(shù)矩陣，通過位域信號與傳感器信號對初始權(quán)系數(shù)矩陣進(jìn)行修正， 利用坐標(biāo)映射的空間變換信號進(jìn)行位域信號重構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式機(jī)械空間位域信號變換方法，其特征在于，所述步驟2 包括： 步驟2-1，定義^向量為第i個傳感器所采集的信號向量，m為信號向量的維數(shù)，即所 采集信號長度，所述i大于1:

度下降法求取該函數(shù)極值以及該位置處0向量， 進(jìn)行位域空間變換的逆過程即局域信號重構(gòu)計算得出w(xn+1)，使用梯度下降法/牛 頓迭代法利用所求w(xn+1)，（此時W(xn+1)，xn+1,Xi,x2,x3. ? ?，xn均為已知量）對函數(shù)參數(shù) M，L，D，...進(jìn)行擬合求解。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式機(jī)械空間位域信號變換方法，其特征在于，所述步驟3 還包括： 步驟3-2,定義算子，算子表達(dá)式為：
該算子通過坐標(biāo)位置x(標(biāo)量）與多傳感器信號輸入（矩陣）的運算計算得出x坐標(biāo) 位置的期望信號輸入。該算子的將W(x)矩陣與S矩陣進(jìn)行矩陣卷積運算，并對結(jié)果矩陣按 列求和計算得出信號向量P(x)
【文檔編號】G06F17/14GK104484313SQ201410815134
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】邵毅敏, 郭放, 王利明, 劉靜, 葉維軍, 曹正, 葉紫晶, 胡競 申請人:重慶大學(xué)