[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及信号处理和机械故障诊断技术领域，具体为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。

背景技术

快速谱峭度(Fast Kurtogram,FK)是一种广泛用于轴承故障诊断的共振解调技术。本文主要从频带划分和最优频带选择指标两个方面进一步提升FK方法的性能，提出一种名为基于子带重排集合双树复小波包变换(Subbands Rearranged and Ensemble DualTree Complex Wavelet Packet Transform,SRE-DTCWPT)的重加权谱峭度方法。对于前者，本文介绍了SRE-DTCWPT方法，此方法能够保持DTCWPT的优势，如近似无谱能量泄露和近似平移不变性，还能在解决子带频率错乱问题的同时缓解频带泄露问题。对于后者，本文定义一种鲁棒性强的新指标—重加权峭度，该指标能够解决原始峭度对强冲击干扰敏感的问题。此外，所提方法还针对故障信号的不同情况提出了一套包络分析方法，以实现包络谱中轴承故障信息的增强识别。将所提方法应用于真实信号来进一步验证方法的有效性，并与FK方法进行比较，结果表明该方法在复杂振动信号中提取轴承故障信息方面具有较高的潜力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供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。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

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，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，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。

进一步的，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)}。

进一步的，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[n₄ n₃ n₂ n₁ n₀]，其中i＝1,2,...,32，