一种基于四元数分析的电机健康状态诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种基于四元数分析的电机健康状态诊断方法，包括以下步骤：(1)创建基于四元数分析表征的电机状态参数，利用四元数建立电机状态特征向量；(2)构建基于多级去噪策略的稀疏自编码器的电机健康状态分类方法来解决多早期间歇性电机故障诊断问题；(3)构建基于四元数及多级去噪稀疏自编码器电机健康状态诊断模型，对健康、处于轴承故障和处于机械不平衡故障的三种电机工作状态进行分类，减少了数据相关性对诊断精度的影响；(4)搭建实验平台，进行测试实验。本发明专利技术保持了四元数的旋转特性，利用少量样本实现对电机健康状态的高速、高准确诊断。高准确诊断。高准确诊断。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四元数分析的电机健康状态诊断方法


[0001]本专利技术涉及电机健康状态诊断方法，尤其涉及一种基于四元数分析的电机健康状态诊断方法。

技术介绍

[0002]目前，用于检测感应电机电机健康状态诊断方法有很多，比较常见的是频谱分析方法，例如，FFT方法。这些频谱方法的主要缺点是分辨率较低且存在频谱泄漏，用来检测电机故障时较难于实现，特别是在故障幅度相对噪音较低时，其诊断过程就更为困难。
[0003]而且，这类方法的计算成本一般较高，对所用参数非常敏感，这也是导致错误识别电机故障的一个问题。另一方面，对于电机健康状态诊断的故障分析方面，存在的主要问题是难于诊断电机的早期间歇性故障，这是一种很常见且较为棘手的问题，具体体现在：(1)间歇性电机故障的数据具有稀缺性和模糊性特点，这是造成诊断困难的重要原因；(2)组件间的相互作用与故障特征耦合性也是造成故障诊断困难的另一原因。
[0004]常用的单一故障诊断方法很难用于间歇性电机故障诊断，其主要原因是：(1)对于单个设备或单个子系统的检测方法，很难找到间歇性故障中的相关性数据，从而增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于四元数分析的电机健康状态诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)创建基于四元数分析表征的电机状态参数，利用四元数建立电机状态特征向量；(2)构建基于多级去噪策略的稀疏自编码器的电机健康状态分类方法来解决多早期间歇性电机故障诊断问题；(3)构建基于四元数及多级去噪稀疏自编码器电机健康状态诊断模型，对健康、处于轴承故障和处于机械不平衡故障的三种电机工作状态进行分类；(4)搭建实验平台，进行测试实验。2.根据权利要求1所述的基于四元数分析的电机健康状态诊断方法，其特征在于：所述步骤(1)的过程如下：步骤(1.1)：利用四元数来表征电机状态参数，采集反映电机工作状态的四个测试信号，然后利用四元数建立电机状态特征向量，步骤如下：步骤(1.1.1)，进行四元数的定义；步骤(1.1.2)，定义基于四元数的运算规则，获得基于四元数系数的矢量表征；(1.1.3)对四元数进行旋转操作；(1.1.4)对四元数进行移位操作；(1.1.5)利用四元数表征感应电机故障信号，并获得m
‑
Δt模型；步骤(1.2)：对四元数表征的电机参数进行统计，创建基于四元数的电机状态特征向量；过程为：(1.2.1)利用Q
R
求取模型的数学期望；(1.2.2)利用数学期望求取集群阴影和集群突出物的统计数据；(1.2.3)创建基于四元数的电机状态特征向量。3.根据权利要求2所述的基于四元数分析的电机健康状态诊断方法，其特征在于：步骤(1.1.1)中，所述四个测试信号包括来自加速度计的三个轴测量信号(x,y,z)和来自电流传感器的电流测量值I。4.根据权利要求1所述的基于四元数分析的电机健康状态诊断方法，其特征在于：所述步骤(2)的过程如下：(2.1)构建稀疏自编码器，过程为：(2.1.1)构建编码器编码器的编码公式如下所示：h＝S(W
(1)
x+b
(1)
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(26)其中，W
(1)
是编码层的权矩阵，b
(1)
是编码层的偏移向量，S(
·
)取sigmoid函数；(2.1.2)构建解码器，解码器的解码公式如下：其中，W
(2)
是解码层的权矩阵和，b
(2)
是解码层的偏移向量；g(
·
)是解码层的激活函数，是x的重建向量；(2.1.3)设计迭代规律，在恢复原始信号时，通过最小化自编码器的重建误差，并利用重建信号来恢复原始信号x，公式如下：(2.1.4)构建稀疏自编码器结构；
步骤(2.2)：构造关系约束项，基于诊断样本向量X及其转置向量X
T
的乘积，通过最小化下式来实现减少数据关联性的影响：其中，是X的...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴峻峰，张冬阳，孙攀峰，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：