基于多尺度子带样本熵和LPP的轴承故障诊断方法

摘要

轴承损伤是机械设备损伤的主要原因之一,其产生的振动信号具有微弱、非平稳和非线性的特点。针对不能准确从微弱信号中提取故障特征的问题,提出使用多尺度子带样本熵,首先对信号进行小波包分解得到多尺度信号,再将每一个多尺度信号进行子带分解得到多尺度子带信号,再求其样本熵得到多尺度子带样本熵,该方法能深入挖掘微弱信号的本质特征;针对非平稳信号能量密度分布不均的问题,提出使用平滑伪Wigner-Ville分布,其可对非平稳信号的瞬时对称相关函数进行时频聚集处理,使信号的能量均匀分布;针对不能准确的挖掘非线性数据的主流形的问题,提出使用局部保持投影(LPP,Locality Preserving Projection),LPP在投影过程中保持了最优的数据局部邻域关系,可以准确的挖掘非线性数据的主流形。文中分别采用四组正常、内圈故障、滚珠故障和外圈故障信号作为原始数据来验证该方法的有效性,实验结果证明该方法能有效地对信号故障进行分离和识别。