加權(quán)動(dòng)態(tài)時(shí)間扭曲的不平衡結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子故障診斷

許偉紅，周金宇

（1.南京城市職業(yè)學(xué)院棲霞校區(qū)，江蘇 南京 210046；2.金陵科技學(xué)院，江蘇 南京 211169）

1 引言

工業(yè)4.0的出現(xiàn)導(dǎo)致了更復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展，該系統(tǒng)要求具有更高的自動(dòng)化和高精度的健康預(yù)測(cè)管理。旋轉(zhuǎn)機(jī)械約占該行業(yè)所有機(jī)械的40%，其中的轉(zhuǎn)子故障研究是故障診斷領(lǐng)域的重要部分［1］。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子故障（Structural Rotor Fault，SRF）包括不平衡（Unbalance，不平衡）、不對(duì)中和松動(dòng)故障等，上述故障不僅會(huì)對(duì)受影響設(shè)備的結(jié)構(gòu)屬性和性能造成影響，而且可能會(huì)對(duì)周圍部件造成二次故障［2］。因此如何實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子故障診斷成為了研究的熱點(diǎn)。

對(duì)于轉(zhuǎn)子的故障診斷研究，已經(jīng)公布了一系列卓有成效的方法。文獻(xiàn)［3］提出了一種深度學(xué)習(xí)多通道卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能有效地處理原始時(shí)域數(shù)據(jù)，并能識(shí)別各種單標(biāo)簽故障。文獻(xiàn)［4］提出了一種基于加權(quán)貢獻(xiàn)遍歷指數(shù)準(zhǔn)則的轉(zhuǎn)子故障診斷方法，以考慮在寬范圍的諧波激勵(lì)下的系統(tǒng)響應(yīng)，從而提高識(shí)別碰摩故障的靈敏度和穩(wěn)定性。文獻(xiàn)［5］為了充分應(yīng)用多傳感器異構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提出了一種基于多模殘差網(wǎng)絡(luò)和判別相關(guān)分析的轉(zhuǎn)子故障診斷方法。上述方法均是基于時(shí)域或者時(shí)頻域信息實(shí)現(xiàn)的故障診斷，取得了一定的效果，但是然而，時(shí)域或時(shí)頻域特征處理缺少數(shù)據(jù)中的時(shí)間信息，這限制了使用順序?qū)W習(xí)模型的范圍。另外相關(guān)的研究對(duì)象主要是單一轉(zhuǎn)子原件的故障診斷，未考慮結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的特征。

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子特征是旋轉(zhuǎn)頻率及其諧波頻率的頻譜變化，稱為獨(dú)特頻率分量（Distinctive Frequency Component，DFC）?！?br>