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路图傅里叶变换及其在滚动轴承故障诊断中的应用
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH165[机械工程—机械制造及自动化] TN911[电子电信—通信与信息系统;电子电信—信息与通信工程]
  • 作者机构:[1]湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51275161).
中文摘要:

图信号处理(Graph signal processing,GSP)是由谱图理论发展起来的新研究领域。图傅里叶变换(Graph Fourier transformation。GFT)是图信号关于图拉普拉斯矩阵特征函数的展开,也是GSP的基础。对路图的GFT进行分析,发现GFT得到的特征值谱与经典的傅里叶变换(Fourier transformation,FT)频谱有一一对应关系,同时,特征值谱的幅值与特征矢量也有对应关系。将GFT引入滚动轴承故障诊断,提出基于GFT特征提取和K-均值聚类的滚动轴承故障诊断方法。该方法先用GFT将滚动轴承的路图信号变换到特征值谱域;再计算特征值谱的统计量作为故障特征;最后运用K-均值聚类分类器识别滚动轴承的故障类型。对实际轴承振动信号的分析结果表明,基于GFT和K-均值聚类的故障诊断方法能准确有效地识别滚动轴承故障。

英文摘要:

The graph signal processing (GSP) is a new research field, which is derived from the spectral graph techniques. The foundation of GSP is the graph Fourier transformation (GFT), which is the expansion of a graph signal in terms of the eigenfunctions of graph Laplacian matrix. The GFT on path graph is analyzed. It is found that the eigenvalue spectra obtained by GFT and the frequency spectra obtained by the classical Fourier transformation (FT) have a one to one correlation. Meanwhile, the amplitude of an eigenvalue is correlated with the amplitude of the corresponding eigenvector. The GFT is introduced into the fault diagnosis of rolling bearings and a fault diagnosis method based on the GFT and the K-means clustering is proposed. The path graph signal of the vibration signal of a rolling bearing is transformed by GFT into the eigenvalue spectrum domain. The statistical quantities of eigenvalues are calculated for fault feature extraction. The K-means clustering classifier is used to identify the work condition and fault patterns of the roller bearing. The analysis results of the practical vibration signals of rolling bearings demonstrate that the diagnosis approach based on the GFT and the K-means clustering can be used to identify the fault patterns of roller bearings accurately and effectively.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603