[发明专利]一种应用于直升机传动系统振动信号的故障检测方法

权利要求书

1.一种应用于直升机传动系统振动信号的故障检测方法，包含以下步骤：

步骤1，对采集到的原始直升机传动系统振动信号进行降噪处理，得到信号x(t)；

步骤2，运用EMD算法对信号x(t)进行分解，得到内稟模态函数分量，记为u(i){i＝1,2，…，k}；

步骤3，求取内稟模态函数分量的近似熵，得到内稟模态函数分量的近似熵值；

步骤4，将内稟模态函数分量的近似熵值进行标量量化处理，最终得到标量量化的近似熵值；

步骤5，将标量量化的近似熵值带入模糊隶属度函数中，求取其隶属度函数值；

步骤6，通过求取隶属度函数值的最大值，以得到隶属于某一故障的隶属度程度，最终确定故障检测结果。

2.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于所述步骤1中采用缺省阈值降噪技术对原始直升机传动系统振动信号进行降噪处理。

3.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于所述步骤2包含以下步骤：

步骤2.1，找出信号x(t)所有的极大值点，并将极大值点用三次样条函数插值成为上包络线v₁(t)；找出信号x(t)所有的极小值点，并将极小值点用三次样条函数插值成为下包络线v₂(t)，求出上包络线和下包络线的均值m₁(t)：

信号x(t)减去m₁(t)得到去除低频的数据序列h₁(t)：

h₁(t)＝x(t)-m₁(t)

步骤2.2，将数据序列h₁(t)代替信号x(t)，重复执行步骤2.1，得到数据序列h_1n(t)：

h_1n(t)＝h_1(n-1)(t)-m_1n(t)，

其中，n代表步骤2.2重复执行的次数；

步骤2.3，当数据序列h_1n(t)与数据序列h_1(n-1)(t)的标准差SD低于0.3时，得到内稟模态函数c₁(t)＝h_1n(t)；

步骤2.4，将信号x(t)去除内稟模态函数c₁(t)得到的剩余序列r₁(t)，再用剩余序列r₁(t)代替信号x(t)，重复步骤2.1-步骤2.3，直到得到的剩余序列r_k(t)不再可分解，得到k个内稟模态函数，记为u(i){i＝1,2，…，k}。

4.根据权利要求3所述的故障检测方法，其特征在于所述剩余序列r_k(t)不再可分解的判断条件为以下任意一种：

①余项r_k(t)足够小，接近于0；

②得到的r_k(t)成单调递增或单调递减函数或极值点少于2个，无法形成包络线，无法分解得到IMF分量。

5.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于所述步骤3中，近似熵值通过以下计算过程得到：

步骤3.1，将序列u(i)按顺序组成m维矢量X(i)，即

X(i)＝[u(i),u(i+1),...,u(i+m-1)]

i＝1～k-m+1；

步骤3.2，对每一个i值计算矢量X(i)与其余矢量X(j)之间的距离：

式中：d[X(i),X(j)]为矢量X(i)与X(j)间的距离；

步骤3.3，按照设定的阈值r，r>0，对每一个i值统计d[X(i),X(j)]<r的数目与总的矢量个数k-m+1的比值，记做即

步骤3.4，先将取对数，再求其对所有i的平均值，记做

步骤3.5，m加1，重复步骤3.1～步骤3.4，得到φ^m+1(r)；

步骤3.6，得出的序列长度为k时的近似熵值的估计值：

ApEn(m.r,k)＝φ^m(r)-φ^m+1(r)。