改进非线性输出频率响应函数的微弱故障诊断方法技术

本发明专利技术提供一种改进非线性输出频率响应函数的微弱故障诊断方法，通过利用加权贡献率对非线性输出频率响应函数进行加权处理，并引入KL散度的概念对所有阶次的NOFRFs进行整合，提出基于KL散度改进的非线性输出频率响应函数最优加权贡献率KR，解决对早期微弱故障定性定量评估的难题；在利用非线性输出频率响应函数来表征系统非线性特征，或对结构系统进行损伤检测和故障诊断时，均可以利用本方法来提取系统的微弱故障特征，而且后续可进行故障程度的定性定量评估；适用于所有可利用非线性输出频率响应函数来提取系统的非线性特征的场合；对所检测和诊断的系统没有限定，可以是结构损伤系统也可以是故障转子系统、齿轮箱系统以及其它复杂机械系统等。其它复杂机械系统等。其它复杂机械系统等。

【技术实现步骤摘要】
改进非线性输出频率响应函数的微弱故障诊断方法


[0001]本专利技术涉及结构监测和故障诊断
，具体涉及一种改进非线性输出频率响应函数的微弱故障诊断方法。

技术介绍

[0002]由于工程结构长期在复杂工作环境中和恶劣工况下运行，难免会出现结构损伤或者其他机械故障，如螺栓松动、转子裂纹、转子不对中以及转静件碰摩等。如果在发展初期阶段，微弱故障未被及时发现，而是任其发展，这些微弱故障不仅会持续恶化，还会导致其它故障的发生，从而产生连锁反应，严重时可能会导致不可逆的工程事故。因此，通过监测手段和诊断方法得到结构的运行工况和健康状况信息，能在发展初期阶段及时发现结构中的微弱故障，对于保证工厂的生产安全显得至关重要。
[0003]基于此，学者们对故障诊断方法进行了大量的研究工作用以指导工程实际。最初，传统的诊断方法有时频域、轴心轨迹、彭加莱图、分叉图、李雅普诺夫指数等方法来检测系统的故障。之后，一些线性方法被广泛应用，如小波变换、局部均值分解和经验模式分解等。这些方法虽然对结构的故障诊断提供了帮助，但一般只能定性地检测出结构故障，无法定量地判本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进非线性输出频率响应函数的微弱故障诊断方法，其特征在于，包括：步骤1：利用相同的宽频激励信号分别激励健康系统、待检测系统，并采集系统的激励和响应信号；步骤2：根据同步采样获得的宽频激励信号以及对应的响应信号，辨识得到各系统的NARX模型；步骤3：对NARX模型进行n次或大于n次强度不同但激励频率相同的激励，利用正交最小二乘法分别获得健康系统、待检测系统的前n阶非线性输出频率响应函数；步骤4：根据前n阶非线性输出频率响应函数得到待检测转子系统基于KL散度改进的非线性输出频率响应函数的最优加权贡献率指标KR；步骤5：建立指标KR与故障严重程度的一一对应关系，根据待检测系统的指标KR定量判断系统微弱故障的严重程度。2.根据权利要求1所述的一种改进非线性输出频率响应函数的微弱故障诊断方法，其特征在于，所述步骤4包括：步骤4.1：建立健康系统的前n阶非线性输出频率响应函数的加权贡献率Rn
h
(n)：式中，N表示系统的最高阶数，ρ表示适应因子，表示健康系统的前n阶非线性输出频率响应函数，ω表示激励频率，表示健康系统的第i阶非线性输出频率响应函数；步骤4.2：建立待检测系统的前n阶非线性输出频率响应函数的加权贡献率Rn
t
(n)：式中，表示待检测系统的前n阶非线性输出频率响应函数，表示待检测系统的第i阶非线性输出频率响应函数；步骤4.3：计算待检测系统基于KL散度改进的非线性输出频率相应函数的加权贡献率KLRn(ρ)：式中，Rn
h
(n)(ρ)表示健康系统的第n阶加权贡献率关于ρ的函数，Rn
t
(n)(ρ)表示待检测系统的第n阶加权贡献率关于ρ的函数；步骤4.4：计算待检测系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杨，梁海英，鲁欢欢，赵晨诚，陈云高，黄勇，蔡小雨，赵亚辉，冯昆鹏，孙长城，单玥，崔宁远，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：