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专利号: 2022115601246
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-12-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于TVF-EMD和THGWO-ELM的齿轮箱故障诊断方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:建立齿轮箱样本数据集,使用Savitzky-Golay滤波对原始数据进行降噪;

步骤2:使用时变滤波器的经验模态分解TVF-EMD将去噪后的信号分解成多个内涵模态分量IMF;

步骤3:利用方差贡献率-信息熵方法筛选出最优IMF;

步骤4:利用Tent混沌映射初始化种群,利用混合正弦余弦算法优化灰狼算法GWO,更新头狼位置;

步骤5:利用优化后的灰狼算法GWO优化极限学习机ELM的阈值和权重,构造基于改进灰狼优化算法的极限学习机THGWO-ELM模型,利用该模型进行故障诊断;

所述步骤4中灰狼算法GWO具体步骤为:(41)初始化GWO算法参数以及向量参数A、C;

A=2ar

其中,A和C是系数向量,a是一个线性减少的数字,r(42)计算狼的个体适应度值并保存适应度最优的三个头狼个体为α,β,δ,对应位置分别为XD=|CX

其中,X

(43)更新种群中三只头狼的位置;

D

X

其中,X(t+1)是灰狼更新后的最新位置;

所述步骤4中利用混合正弦余弦算法优化灰狼算法GWO,更新头狼位置,并引入非线性正弦学习因子,则学习因子公式和改进后的头狼位置公式如下:ω=ω

其中,r

(44)更新收敛因子a和向量参数A、C的值;

(45)判断是否达到最大的迭代次数t,若达到则结束迭代过程;否则,返回步骤(42),直到达到迭代要求为止。

2.根据权利要求1所述的基于TVF-EMD和THGWO-ELM的齿轮箱故障诊断方法,其特征在于,所述步骤1中使用Savitzky-Golay滤波对数据进行降噪,其“平滑”去除信号中的高频成分,一组数据x其中,Y

3.根据权利要求1所述的基于TVF-EMD和THGWO-ELM的齿轮箱故障诊断方法,其特征在于,所述步骤2中TVF-EMD分解信号,实现步骤如下:(21)获得局部截止频率;利用Hilbert变换求出信号x(t)的瞬时频率(22)重构信号为h(t)

(23)判断是否满足停止准则θ(t)其中,

4.根据权利要求1所述的基于TVF-EMD和THGWO-ELM的齿轮箱故障诊断方法,其特征在于:所述步骤4中利用Tent混沌初始化种群公式如下:其中,x

5.根据权利要求1所述的基于TVF-EMD和THGWO-ELM的齿轮箱故障诊断方法,其特征在于:所述步骤5中利用优化后的GWO优化ELM的阈值和权重,构造THGWO-ELM模型,具体为:(51)收集齿轮箱信号数据,划分训练样本和测试样本;

(52)建立ELM分类模型,极限学习机具体训练过程如下所示:第一阶段,随机初始化隐藏层参数以及隐藏层节点的权值w和偏差b,利用下式得到第i个隐藏层节点的输出hh

通过下式计算出隐藏层的输出H(x):H(x)=[h

其中,m为ELM的隐藏层节点数;

第二阶段,输出权重为β,样本标签为T得到目标函数M(x),如下式所示:M(x)=min||Hβ-T||(53)将改进的GWO得到的最优权值与偏差赋予ELM,得到THGWO-ELM模型。