基于改进EMD的滚动轴承故障特征提取方法

摘要

针对滚动轴承早期故障信号微弱、背景噪声强、故障特征难以提取的特点,提出一种基于包络谱灰色关联度改进的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)特征提取方法。首先,用EMD将原始振动信号分解成若干本征模函数(intrinsic mode function,IMF)分量,计算原始信号及分解后各阶IMF分量的包络谱;然后,用灰色关联度分析计算原始信号包络谱与IMF分量包络谱之间的关联度,以包络谱关联度大小筛选IMF分量进行加权;最后,对加权的IMF分量计算能量、峭度、偏度形成特征集,通过主元分析(Principal Component Analysis,PCA)降维后输入概率神经网络(Probabilistic Neural Network,PNN)进行故障状态识别。该方法利用包络谱灰色关联度有针对性地筛选出对故障特征敏感的IMF分量,相比于单纯利用线性关系大小筛选IMF分量的相关性分析更具针对性。对滚动轴承4种故障状态早期故障信号进行识别,准确率为97.5%,表明该方法是有效的。