[发明专利]一种基于故障诊断的轨道交通车辆轴承剩余寿命预测方法

摘要

本发明公开一种基于故障诊断的轨道交通车辆轴承剩余寿命预测方法，包括：S100、进行多角度特征值提取与融合；S200、进行基于循环平稳理论的故障诊断；S300、通过进行多变量模型训练实现基于多变量模型的故障分离；S400、基于半监督算法，协同使用BP神经网络和支持向量回归两种算法进行基于故障诊断的剩余寿命预测。本发明实现了轴承发生早期故障的故障检测、故障分离及剩余寿命预测，为车辆轴承维修决策的制定提供依据。

主权项

1.一种基于故障诊断的轨道交通车辆轴承剩余寿命预测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S100、使用局部均值分解法将轴承振动信号分解为若干PF单分量，对分离出的单分量进行时域、频域、能量及统计量的多角度特征值提取，将提取到的多角度特征值使用主成分分析法降维与融合；S200、进行基于循环平稳理论的故障诊断；S300、通过进行多变量模型训练和实现基于多变量模型的故障分离；S400、基于半监督算法，协同使用BP神经网络和支持向量回归两种算法进行基于故障诊断的剩余寿命预测；其中，所述使用局部均值分解法将轴承振动信号分解为若干PF单分量进一步包括：S111、寻找轴承振动信号x(t)所有局部极值点ni，将上下极值点分别用三次样条曲线进行连接，得到信号的上、下包络线Emax、Emin，计算局部均值函数m11(t)和包络函数c11(t)：S112、从x(t)中分离出局部均值函数m11(t)，得到：h11(t)＝x(t)‑m11(t)；S113、对h11(t)解调，将h11(t)除以包络函数c11(t)得到：S114、按照S111中的方法求出s11(t)所对应的包络函数c12(t)，若包络函数c12(t)＝1，则判断s11(t)为纯调频函数；若包络函数c12(t)≠1，则迭代执行上述步骤S111‑S113，直至s1n(t)的包络估计函数c1(n+1)(t)＝1，则有：S115、将进行迭代处理过程中产生的所有包络函数相乘得包络信号：S116、令包络信号c1(t)与纯调频函数s1n(t)相乘，得到x(t)的第一个PF分量PF1：PF1(t)＝c1(t)·s1n(t)；S117、从x(t)中分离出第一个分量PF1后得到一个新的待分解信号r1(t)，将新的待分解信号替代轴承振动信号迭代执行步骤S111‑S116，直至新的待分解信号rk(t)为一单调函数为止，k代表迭代次数，即至此，x(t)被分解为k个PF分量及一个单调函数rk(t)之和：