[发明专利]多模态系统随机非平稳振动频率特征的转移概率确定方法

权利要求书

1.多模态系统随机非平稳振动频率特征的转移概率确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，基于一定时间长度内多模态系统的多段非平稳振动数据，对各段非平稳振动数据进行频域功率谱分析，提取各段非平稳振动功率谱中能量最大的频率结果，作为该段非平稳振动的主导频率；

步骤2，对各段非平稳振动的主导频率进行一维层次聚类，层次聚类的输出结果取各聚类簇内全部数据点的增量平方和大于预设距离值的聚类结果，所述预设距离值取系统各阶固有频率间最小距离的0.9至1倍中的任意值；

步骤3，根据非平稳振动的发生时间，对每个当前非平稳振动主导频率所属聚类簇的下一个非平稳振动主导频率所属聚类簇进行计数，基于计数结果建立转移概率矩阵；

步骤4，将每个聚类簇中的元素个数除以所有聚类簇中的元素个数，计算出每个聚类簇的出现概率并按行存储，然后将聚类簇的出现概率行向量与转移概率矩阵相乘，得到每个聚类簇从其它聚类簇转移的转移概率行向量，转移概率行向量中的各转移概率值分别表示随机过程中从其他频率特征转移到各频率特征的概率大小。

2.根据权利要求1所述的多模态系统随机非平稳振动频率特征的转移概率确定方法，其特征在于，所述步骤1的方法具体如下：

步骤1.1，对于具有多个模态的结构或构件系统，基于一定时间长度内系统的多段非平稳振动数据，采用快速傅里叶变换方法对各段非平稳振动数据进行频域功率谱分析，所述振动数据为加速度、速度或动位移数据；

步骤1.2，提取各段非平稳振动功率谱中能量最大的频率结果，作为该段非平稳振动的主导频率。

3.根据权利要求1所述的多模态系统随机非平稳振动频率特征的转移概率确定方法，其特征在于，步骤2所述聚类簇内全部数据点的增量平方和的计算公式如下：

式中，D(r,s)为聚类簇r和聚类簇s的增量平方和，n_r和n_s分别为聚类簇r和聚类簇s内的频率数据点数量，||·||₂表示欧拉距离，和分别为聚类簇r和聚类簇s的质心；各聚类簇的质心的计算公式如下：

式中，C_ri为聚类簇r内的第i个频率数据点的频率值，C_si为聚类簇s内的第i个频率数据点的频率值。

4.根据权利要求1所述的多模态系统随机非平稳振动频率特征的转移概率确定方法，其特征在于，所述步骤3的方法具体如下：

步骤3.1，根据非平稳振动的发生时间，对每个当前非平稳振动主导频率所属聚类簇的下一个非平稳振动主导频率所属聚类簇进行计数；

步骤3.2，基于计数结果，定义P_j,k为聚类簇j的频率数据后面是聚类簇k的频率数据的概率，以此建立转移概率矩阵如下：

式中，j＝1,…,N，k＝1,…,N，N为层次聚类输出的聚类簇总数。

5.根据权利要求1所述的多模态系统随机非平稳振动频率特征的转移概率确定方法，其特征在于，所述步骤4的方法具体如下：

步骤4.1，将每个聚类簇中的元素个数除以所有聚类簇中的元素个数，计算出每个聚类簇的出现概率P_j，j＝1,…,N，N为层次聚类输出的聚类簇总数，并按行存储为出现概率行向量如下：

步骤4.2，将聚类簇的出现概率行向量与转移概率矩阵相乘，得到每个聚类簇从其它聚类簇转移的转移概率行向量如下：

转移概率行向量中的各转移概率值至分别表示随机过程中从其他频率特征聚类簇转移到第1至N个频率特征聚类簇的概率大小。