基于子带重排与集合双树复小波包变换的重加权谱峭度方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113702037A(43)申请公布日2021.11.26(21)申请号202110797227.3(22)申请日2021.07.14(71)申请人西南交通大学地址610000四川省成都市二环路北一段(72)发明人张新张忠强王家序吴磊何劲峰赵艺珂(74)专利代理机构成都时誉知识产权代理事务所(普通合伙)51250代理人沈成金(51)Int.Cl.G01M13/04(2019.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称基于子带重排与集合双树复小波包变换的重加权谱峭度方法(57)摘要本发明公开了基于子带重排与集合双树复小波包变换的重加权谱峭度方法，涉及信号处理和机械故障诊断技术领域，包括以下步骤：S1，使用指定分解层数的DTCWPT分解输入信号，将输入信号分解为指定分解层数的多层信号，每层信号包括多个小波分支；S2，重构最后一层的每个小波分支，得到与小波分支数量相等并与原始信号长度相同的重构子带；S3，对重构子带进行重新排序，得到重排后的重构子带对重排后的重构子带进行集合来得到更多节点ERSs；S4，将节点和的重加权峭度表示在(f,Δf)平面上得到重加权谱峭度图；S5，从重加权谱峭度图中选择最大重加权峭度对应的节点，然后对所选节点进行包络分析，最后根据包络分析结果对轴承故障进行准确诊断。CN113702037ACN113702037A权利要求书1/3页1.基于子带重排与集合双树复小波包变换的重加权谱峭度方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，使用指定分解层数的DTCWPT分解输入信号，将输入信号分解为指定分解层数的多层信号，每层信号包括多个小波分支，所述指定分解层数为5层，执行步骤S2；S2，重构最后一层的每个小波分支，得到与小波分支数量相等并与原始信号长度相同的重构子带，执行步骤S3；S3，对重构子带进行重新排序，得到重排后的重构子带对重排后的重构子带进行集合来得到更多节点ERSs，执行步骤S4；S4，计算节点和的重加权峭度，将这些节点的重加权峭度表示在(f,Δf)平面上得到重加权谱峭度图，执行步骤S5；S5，从重加权谱峭度图中选择最大重加权峭度对应的节点，对所选节点进行包络分析来诊断轴承故障，并根据所选节点信号不同情况选择包络分析方法，然后对所选节点进行包络分析，最后根据包络分析结果对轴承故障进行准确诊断。2.根据权利要求1所述的基于子带重排与集合双树复小波包变换的重加权谱峭度方法，其特征在于，所述步骤S1中，DTCWPT是通过一个混合滤波器组实现的，在滤波器组中有三种滤波器：第一级滤波器和双树滤波器和通用滤波器{f0(n),f1(n)}，所述通用滤波器的输出和双树滤波器的高通输出均采用{f0(n),f1(n)}。3.根据权利要求1所述的基于子带重排与集合双树复小波包变换的重加权谱峭度方法，其特征在于，所述步骤S3中，重排最后一层的每个小波分支的方法为：表示错误顺序的整数i可以表示为二进制编码[n4n3n2n1n0]，其中i＝1,2,...,32，表示正确顺序的整数i′可以用另一种二进制编码[n′4n′3n′2n′1n′0]表示，其中，mod(·)表示取余操作算子，m表示自然数。4.根据权利要求1所述的基于子带重排与集合双树复小波包变换的重加权谱峭度方法，其特征在于，所述节点ERSs的计算遵循以下原则：尽可能多的得到子带集合的形式、每个节点对应唯一的中心频率和带宽、使每层的节点所包含的数量尽可能相同、保持SRE‑DTCWPT的对称性。2CN113702037A权利要求书2/3页5.根据权利要求4所述的基于子带重排与集合双树复小波包变换的重加权谱峭度方法，其特征在于，每层的节点总数Nk为：round(·)表示四舍五入算子，更多可能的节点ERSs定义为下式：式中，表示第k层上第r个节点(r＝1,2,…,Nk)所含有的数量。6.根据权利要求1所述的基于子带重排与集合双树复小波包变换的重加权谱峭度方法，其特征在于，所述S4中，节点和的重加权峭度的计算方法包括以下步骤：S11：将信号y等分为Z段(Z＝2,3,4,...)，并使用ym(n)来表示第m段，其中m＝1,...,Z，n表示此段的信号长度，所述信号y为节点或执行步骤S12；S12：计算每段信号ym(n)的峭度，其中<·>表示时域平均算子，Km表示信号的峭度，执行步骤S13；S13：将Km按照升序重新排列，然后将其转换成行向量的形式，得到Kasc，执行步骤S14；S14：计算Km所占其和的权重，式中，Wm表示权重，执行步骤S15；S15：将Wm按照升序重新排列，然后将其转换成行向量的形式，得到Wdesc，执行步骤S16；S16：重加权峭度被定义为，TRK＝Kasc·(Wdesc)式中，RK表示重