汪治安，夏均忠，白云川，劉鯤鵬，呂麒鵬

(1.陸軍軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊(duì)，天津 300161；2.陸軍軍事交通學(xué)院 軍用車輛系，天津 300161)

基于階頻譜相關(guān)組合切片能量和SVM的滾動(dòng)軸承故障診斷

汪治安1，夏均忠2，白云川2，劉鯤鵬1，呂麒鵬1

(1.陸軍軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊(duì)，天津 300161；2.陸軍軍事交通學(xué)院 軍用車輛系，天津 300161)

針對(duì)變轉(zhuǎn)速工況下滾動(dòng)軸承故障診斷問(wèn)題，提出基于階頻譜相關(guān)組合切片能量(SEOFSC)和支持向量機(jī)(SVM)的滾動(dòng)軸承故障診斷方法。首先研究階頻譜相關(guān)(OFSC)對(duì)滾動(dòng)軸承故障特征提取的原理；其次針對(duì)OFSC的不足，計(jì)算振動(dòng)信號(hào)階頻譜相關(guān)組合切片以提高故障特征提取效率，對(duì)其譜頻率軸積分得到SEOFSC實(shí)現(xiàn)故障特征降維；最后選取切片簇中能量極大值構(gòu)成特征向量輸入到“一對(duì)一”多分類SVM中進(jìn)行故障模式識(shí)別。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)表明，該方法可以實(shí)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速工況下滾動(dòng)軸承快速、準(zhǔn)確的故障診斷，具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。

滾動(dòng)軸承；故障診斷；角度/時(shí)間循環(huán)平穩(wěn)；階頻譜相關(guān)組合切片能量；支持向量機(jī)(SVM)

v

滾動(dòng)軸承廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械設(shè)備中，其工作狀態(tài)直接影響整臺(tái)機(jī)械設(shè)備的性能。在高速重載的環(huán)境下，滾動(dòng)軸承容易失效[1]。對(duì)滾動(dòng)軸承的故障診斷方法的研究一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[2-3]。

實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，大多數(shù)機(jī)械通常工作在速度波動(dòng)較大的變轉(zhuǎn)速工況下[4]，滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)復(fù)雜的頻率、幅值和相位調(diào)制等現(xiàn)象[5-6]。為此，Abboud等[7-8]在循環(huán)平穩(wěn)的基礎(chǔ)上，提出了角度/時(shí)間循環(huán)平穩(wěn)(angle/time cyclostationary, AT-CS)，利用階頻譜相關(guān)(order-frequency spectral correlation, OFSC)表征變轉(zhuǎn)速下滾動(dòng)軸承故障特征，為循環(huán)平穩(wěn)在變轉(zhuǎn)速工況下的滾動(dòng)軸承故障診斷奠定了基礎(chǔ)。

OFSC存在兩點(diǎn)不足[9-10]：①計(jì)算量大。為較好地從信號(hào)中提取滾動(dòng)軸承故障特征，在估計(jì)信號(hào)的階頻譜相關(guān)時(shí)，需要保證較高的階次分辨率和足夠的階次范圍，從而使得遍歷的循環(huán)階次數(shù)目增多，計(jì)算量較大。②特征表達(dá)不直觀，維數(shù)較高。OFSC是通過(guò)三維圖的方式表征變轉(zhuǎn)速工況下滾動(dòng)軸承故障特征，在噪聲干擾下，難以從圖中準(zhǔn)確識(shí)別故障特征階次。

Vapnik等[11]提出的支持向量機(jī)(support vector machine, SVM)算法為基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化方法的統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論，具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)和泛化能力，能夠較好地解決小樣本、非線性、高維數(shù)等模式識(shí)別問(wèn)題[12]。在滾動(dòng)軸承的故障診斷中，由于采集的故障樣本數(shù)量有限，因此SVM被廣泛應(yīng)用于滾動(dòng)軸承故障診斷。明陽(yáng)等[13]將譜相關(guān)密度切片分析與SVM相結(jié)合實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸承故障診斷。張小龍等[14]提取ITD分解后PR分量的Lempelk-Ziv復(fù)雜度構(gòu)建特征向量，將其輸入到SVM中實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸承不同類型故障模式識(shí)別。

本文在研究階頻譜相關(guān)的基礎(chǔ)上，提出基于階頻譜相關(guān)組合切片能量(sliced energy of order-frequency spectral correlation，SEOFSC)和支持向量機(jī)的滾動(dòng)軸承故障診斷方法。通過(guò)計(jì)算信號(hào)的階頻譜相關(guān)組合切片，減少計(jì)算量，提高特征提取效率；對(duì)階頻譜相關(guān)組合切片的譜頻率軸積分得到SEOFSC，降低故障特征維數(shù)；從SEOFSC中選擇局部能量極大值組成特征向量輸入到SVM中進(jìn)行模式識(shí)別，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸承故障診斷。

1 特征提取

1.1 階頻譜相關(guān)(OFSC)

變轉(zhuǎn)速工況下，滾動(dòng)軸承點(diǎn)蝕故障具有如下特點(diǎn)：故障產(chǎn)生的沖擊不再具有時(shí)域周期性，由于軸承是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，相鄰兩次沖擊間隔的角度不變，因此其故障沖擊仍具有角域周期性；同時(shí)，故障沖擊依然隨時(shí)間衰減，故其脈沖響應(yīng)在時(shí)域描述最佳。稱此類信號(hào)為角度/時(shí)間循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)(AT-CS)。

為實(shí)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速工況下的滾動(dòng)軸承故障特征提取，需要建立一個(gè)既能夠表征信號(hào)的角域周期性，又能夠描述時(shí)域脈沖響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)量。將傳統(tǒng)循環(huán)統(tǒng)計(jì)量從時(shí)域轉(zhuǎn)化到角度/時(shí)間域，此時(shí)其角度/時(shí)間自相關(guān)函數(shù)(angle/time autocorrelation function，ATCF)具有周期性：

R2x(τ，θ)=E{x(t(θ))·x(t(θ))-τ)*}=

R2x(τ，t(θ))

(1)

式中：τ為時(shí)間延遲；E為集總平均運(yùn)算。

時(shí)間t和角位移θ存在下列關(guān)系：

(2)

式中ω(t)為瞬時(shí)角速度。

定義ATCF的二次傅里葉變換為階頻譜相關(guān)(OFSC)：

(3)

式中α為循環(huán)階，對(duì)于滾動(dòng)軸承故障診斷，可視為參考軸每旋轉(zhuǎn)一周故障沖擊產(chǎn)生的次數(shù)。

對(duì)于AT-CS信號(hào)，其OFSC具有如下性質(zhì)：

(4)

階頻譜相關(guān)是譜頻率f和循環(huán)階α的函數(shù)，在α—f平面內(nèi)，存在一系列垂直于α軸的譜線，譜線對(duì)應(yīng)信號(hào)的循環(huán)特征階次及其諧波成分，譜線的幅值主要集中在信號(hào)的響應(yīng)頻帶上。根據(jù)階頻譜相關(guān)的這個(gè)特點(diǎn)，可以有效提取滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)中的AT-CS成分，進(jìn)行故障診斷。

1.2 階頻譜相關(guān)組合切片能量

為克服階頻譜相關(guān)在計(jì)算效率和特征表達(dá)方面的不足，分別從兩方面對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

為降低階頻譜相關(guān)的計(jì)算量，將組合切片思想與階頻譜相關(guān)估計(jì)相結(jié)合。根據(jù)滾動(dòng)軸承的幾何參數(shù)，選擇外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體的理論故障特征階次及其前3個(gè)倍頻，計(jì)算相應(yīng)的階頻譜相關(guān)組合切片，通過(guò)切片之間的能量對(duì)比能夠初步判斷軸承的故障狀態(tài)，稱該方法為階頻譜相關(guān)組合切片分析。為降低故障特征的維數(shù)，在滾動(dòng)軸承的故障診斷中，只提取能夠反映調(diào)制特征的階次信息，而忽略載頻信息。對(duì)階頻譜相關(guān)組合切片方法進(jìn)一步改進(jìn)，將信號(hào)的階頻譜相關(guān)組合切片的譜頻率軸積分得到階頻譜相關(guān)組合切片能量，選取切片簇中能量極大值作為該特征循環(huán)頻率對(duì)應(yīng)的切片能量，將故障特征從三維降低到二維。

基于階頻譜相關(guān)組合切片能量(SEOFSC)的故障特征提取流程如圖1所示，其主要步驟包括：

(1)由滾動(dòng)軸承的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速曲線積分得到角位移曲線；

(2)根據(jù)滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算理論故障特征階次，并以理論故障特征階次及其前3個(gè)倍頻作為組合切片中心，選擇一定的切片寬度，并由此確定切片區(qū)間；

(3)利用平均循環(huán)周期圖法計(jì)算振動(dòng)信號(hào)在切片區(qū)間的OFSC，得到階頻譜相關(guān)組合切片；

(4)選取合適的積分頻帶對(duì)階頻譜相關(guān)組合切片的譜頻率軸積分得到SEOFSC，降低故障特征的維數(shù)；

(5)對(duì)于每一個(gè)切片簇，選取其中能量極大值作為該切片中心對(duì)應(yīng)的能量值，將所有切片中心對(duì)應(yīng)的能量值構(gòu)成故障特征向量。

圖1 軸承故障特征提取流程

2 支持向量機(jī)(SVM)

2.1 SVM分類原理

對(duì)于線性可分的訓(xùn)練樣本集，Q={(xi,yi)|xi∈Rn，yi∈{-1，1}，i=1,2,…，l}，存在超平面H使得訓(xùn)練樣本中的兩類輸入分別位于H的兩側(cè)。

H:wTx+b=0

(5)

式中：wT為分類面權(quán)向量；b為分類閾值。

滿足式(5)條件的超平面并不唯一，需要尋找一個(gè)最優(yōu)超平面，使得所有樣本到超平面的距離最大，盡量減小分類誤差，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化。

(6)

式(6)是一個(gè)帶線性不等式約束的二次規(guī)劃問(wèn)題，為此，定義Lagrange函數(shù)：

(7)

式中βi為L(zhǎng)agrange系數(shù)。

f(x)=sgn {wTx+b}

(8)

以上分析是對(duì)于線性可分樣本，對(duì)于線性不可分樣本，利用核函數(shù)K(xi，yi)將樣本非線性映射到高維空間，在高維空間尋找最優(yōu)超平面。為允許一定程度的錯(cuò)分，引入非負(fù)松弛變量ξi和懲罰因子C，將最優(yōu)分類面的約束條件變?yōu)?/p>

(9)

式中，松弛變量ξi指出了離群點(diǎn)的離群程度，值越大，離群越遠(yuǎn)。懲罰因子C則決定了在多大程度上重視離群點(diǎn)帶來(lái)的危害，其值越大，重視程度越高。

此時(shí)，最優(yōu)分類函數(shù)為

(10)

典型核函數(shù)有線性核函數(shù)、多項(xiàng)式核函數(shù)和高斯徑向基核函數(shù)，3種核函數(shù)的表達(dá)形式如下：

(11)

2.2 多分類SVM

SVM本質(zhì)上是兩分類的分類器，實(shí)際應(yīng)用中軸承故障類型多于兩類，因此需要構(gòu)造合適的多分類器。通過(guò)組合多個(gè)二分類SVM，可以實(shí)現(xiàn)多分類器構(gòu)造，常用方法有“一對(duì)多”“一對(duì)一”“二叉樹”等方法。其中“一對(duì)一”方法，是指訓(xùn)練時(shí)為任意兩類樣本構(gòu)造一個(gè)分類器，N個(gè)類別所需SVM分類器數(shù)量為N(N-1)/2。將待分類樣本輸入到每個(gè)兩類分類器中，統(tǒng)計(jì)每個(gè)分類器的分類結(jié)果，用“投票法”決定待分類樣本的所屬類別。這種方法具有訓(xùn)練和識(shí)別速度快的特點(diǎn)，但是隨著類別數(shù)的增加，需要構(gòu)造的二分類數(shù)目會(huì)急劇上升(類別數(shù)的平方級(jí)別)，使得訓(xùn)練過(guò)程速度變慢。由于滾動(dòng)軸承的故障類型有限，需要構(gòu)造的二分類數(shù)目較少，因此本文采用“一對(duì)一”的方法實(shí)現(xiàn)SVM多分類模式識(shí)別。

3 軸承故障診斷

基于OFSC組合切片能量與SVM的軸承故障診斷流程如圖2所示。

圖2 軸承故障診斷流程

采集不同故障類型的滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)及其轉(zhuǎn)速信號(hào)，將其分為訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本。計(jì)算各個(gè)樣本的階頻譜相關(guān)組合切片能量，選取每個(gè)切片簇中能量極大值作為切片對(duì)應(yīng)的能量值，構(gòu)成特征向量。將訓(xùn)練樣本的特征向量及其對(duì)應(yīng)的故障類型輸入到多分類SVM中進(jìn)行訓(xùn)練，得到SVM模型。將測(cè)試樣本的特征向量輸入到訓(xùn)練好的SVM模型中，根據(jù)SVM模型識(shí)別的結(jié)果與測(cè)試樣本對(duì)應(yīng)的故障類型進(jìn)行比對(duì)，判斷SVM故障診斷的準(zhǔn)確性。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

試驗(yàn)裝置主要由三相驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變頻控制器、驅(qū)動(dòng)軸、從動(dòng)軸等組成[15]。通過(guò)變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)頻在10～20 Hz之間，采樣頻率為50 kHz，采樣時(shí)長(zhǎng)為21 s。

試驗(yàn)軸承安裝在從動(dòng)軸上，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。分別在3個(gè)軸承上加工外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體故障，故障截面形狀為正方形，深度為1 mm，邊長(zhǎng)為3 mm。根據(jù)表1中的技術(shù)參數(shù)計(jì)算得到滾動(dòng)軸承的理論故障特征階次，外圈故障特征階次BPO=3.592，內(nèi)圈故障特征階次BPI=5.409，滾動(dòng)體故障特征階次BPB=0.399。

表1 試驗(yàn)軸承技術(shù)參數(shù)

不同故障軸承試驗(yàn)的轉(zhuǎn)速曲線和振動(dòng)信號(hào)時(shí)域波形，分別如圖3、圖4所示。3種故障狀態(tài)的轉(zhuǎn)頻變化均在10～15 Hz，其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速差最大可達(dá)300 r/min，說(shuō)明轉(zhuǎn)速變化較快，且都經(jīng)歷了加速和減速過(guò)程，速度變換也較為復(fù)雜。3種故障振動(dòng)信號(hào)的幅值受到轉(zhuǎn)速的調(diào)制，從中無(wú)法識(shí)別出故障類型。

圖3 試驗(yàn)軸承運(yùn)行轉(zhuǎn)速曲線

以外圈故障特征為例，介紹基于階頻譜相關(guān)組合切片能量的故障特征提取過(guò)程。對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速曲線積分得到角位移曲線如圖5所示。

圖5 外圈故障軸承角位移曲線

根據(jù)滾動(dòng)軸承理論故障特征階次及其二、三倍頻確定切片中心αT=[BPB, 2BPB, 3BPB,BPO,BPI, 2BPO, 3BPO,2BPI,3BPI](按升序排列)，以Δα=0．05作為切片寬度，確定組合切片區(qū)間。計(jì)算組合切片區(qū)間對(duì)應(yīng)的階頻譜相關(guān)，得到外圈階頻譜相關(guān)組合切片(如圖6所示)。

通過(guò)觀察圖6中階頻譜相關(guān)，發(fā)現(xiàn)其能量主要集中在10～500 Hz，故以此為積分頻帶對(duì)階頻譜相關(guān)組合切片的譜頻率軸積分得到階頻譜相關(guān)組合切片能量(如圖7所示)。

圖6 外圈故障階頻譜相關(guān)組合切片

圖7 外圈故障階頻譜相關(guān)組合切片能量

從階頻譜相關(guān)組合切片能量中提取特征向量。分別提取各切片簇中能量極大值作為切片中心對(duì)應(yīng)的能量值，得到外圈故障信號(hào)的故障特征向量，同理，可得到內(nèi)圈和滾動(dòng)體故障對(duì)應(yīng)的特征向量，3種故障對(duì)應(yīng)的特征向量見表2。對(duì)于某一具體故障類型的特征向量，其理論故障特征階次及其諧波處對(duì)應(yīng)的幅值較大，不同故障類型之間的特征向量差異性較大。

表2 故障特征向量

單個(gè)樣本的規(guī)律難以說(shuō)明特征向量的穩(wěn)定性，為研究故障特征向量的一致性，提取不同故障多個(gè)樣本的特征向量進(jìn)行了比較分析。分別提取外圈、內(nèi)圈和滾動(dòng)體故障各30組樣本的特征向量，得到不同樣本特征向量的分布圖(如圖8所示)。同時(shí)計(jì)算同一故障的不同特征向量之間的平均相關(guān)系數(shù)，外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體故障特征向量之間的平均相關(guān)系數(shù)分別為0.98、0.83、0.97，說(shuō)明同種故障向量之間的故障特征向量高度相關(guān)，結(jié)合圖8可以看出，對(duì)于同一種故障類型，其故障特征向量具有較好的魯棒性。

圖8 不同故障特征向量分布

試驗(yàn)所用訓(xùn)練樣本從數(shù)據(jù)集中隨機(jī)抽取，外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體故障數(shù)據(jù)各選30組，每組100 000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，共90組訓(xùn)練樣本，用于訓(xùn)練SVM。用同樣的方法得到90組測(cè)試樣本，用于測(cè)試SVM模型識(shí)別故障類型的準(zhǔn)確性。

用類別Ⅰ表示外圈故障，類別Ⅱ表示內(nèi)圈故障，類別Ⅲ表示滾動(dòng)體故障。為測(cè)試SVM分類的準(zhǔn)確性，分別用30、60、90組測(cè)試樣本對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，其預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率見表3。說(shuō)明通過(guò)多分類SVM可以準(zhǔn)確識(shí)別滾動(dòng)軸承的故障類型。

表3 不同樣本數(shù)量識(shí)別結(jié)果

5 結(jié) 論

(1)針對(duì)階頻譜相關(guān)在計(jì)算效率和特征表達(dá)上的不足，分別從兩方面對(duì)其改進(jìn)，提出基于階頻譜相關(guān)組合切片能量的特征提取方法，將組合切片思想融入到階頻譜相關(guān)估計(jì)，得到階頻譜相關(guān)組合切片，對(duì)其譜頻率軸積分得到相應(yīng)的階頻譜相關(guān)組合切片能量。較之于階頻譜相關(guān)方法，具有計(jì)算效率高，特征維數(shù)低的特點(diǎn)。

(2)選取階頻譜相關(guān)組合切片簇中能量極大值構(gòu)成特征向量，該特征向量不受轉(zhuǎn)速變化的影響，具有較好的魯棒性。

(3)利用支持向量機(jī)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化的優(yōu)點(diǎn)，將階頻譜相關(guān)組合切片能量與“一對(duì)一”多分類SVM相結(jié)合實(shí)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速工況下滾動(dòng)軸承故障診斷，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明該方法能夠準(zhǔn)確識(shí)別滾動(dòng)軸承的外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體故障。

[1] 夏均忠,趙磊,白云川,等.基于Teager能量算子和ZFFT的滾動(dòng)軸承故障特征提取[J].振動(dòng)與沖擊,2017,36(11):106-110.

[2] 汪治安,夏均忠,但佳壁,等.循環(huán)平穩(wěn)在滾動(dòng)軸承故障診斷中的應(yīng)用[J].軍事交通學(xué)院學(xué)報(bào),2017,19(6):25-30.

[3] RANDALL R B，ANTONI J. Rolling element bearing diagnostics: a tutorial[J].Mechanical Systems and Signal Processing, 2011,25(2): 485-520.

[4] ABBOUD D, ANTONI J, SIEG-ZIEBA S, et al. Envelope analysis of rotating machine vibrations in variable speed conditions: a comprehensive treatment[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2017, 84:200-226.

[5] 林京,趙明.變轉(zhuǎn)速下的機(jī)械設(shè)備動(dòng)態(tài)信號(hào)分析方法的回顧與展望[J].中國(guó)科學(xué)(技術(shù)科學(xué)),2015,45(7):669-686.

[6] ANTONI J, GRIFFATON J, ANDRE H, et al. Feedback on the surveillance 8 challenge: vibration-based diagnosis of a safran aircraft engine[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2017,97:1112-144.

[7] ABBOUD D, ANTONI J, ELTABACH M, et al. Angle/time cyclostationarity for the analysis of rolling element bearing vibrations[J]. Measurement, 2015,75:29-39.

[8] SOPHIE B, DIDER R, ANTONI J, et al. Non-intrusive rattle noise detection in non-stationary conditions by an angle/time cyclostationary approach[J]. Journal of Sound and Vibration, 2016, 366:501-513.

[9] ANTONI J，XIN G，HAMZAOUI N. Fast computation of the spectral correlation[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2017, 92: 248-277.

[10] 畢果,陳進(jìn).組合切片分析在滾動(dòng)軸承故障診斷中的應(yīng)用研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2009,28(2):182-185.

[11] VAPNIL V N.The nature of statistical learning theory[M].New York:Springer-Verlag,1995:92．

[12] LIU Y, BI J W, FAN Z P. A method for multi-class sentiment classification based on an improved one-vs-one (OVO) strategy and the support vector machine (SVM) algorithm[J]. Information Sciences, 2017, 394-395:38-52.

[13] 明陽(yáng),陳進(jìn).基于譜相關(guān)密度切片分析和SVM的滾動(dòng)軸承故障診斷[J].振動(dòng)與沖擊, 2010,29(1):196-199.

[14] 張小龍,張氫,秦仙蓉,等.基于ITD復(fù)雜度和PSO-SVM的滾動(dòng)軸承故障診斷[J].振動(dòng)與沖擊, 2016,35(24):102-107.

[15] MISHRA C，SAMANTARAY A K，CHAKRABORTY G，et al. Rolling element bearing defect diagnosis under variable speed operation through angle synchronous averaging of wavelet de-noised estimate[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2016,72-73:206-222.

RollingBearingFaultDiagnosisBasedonSEOFSCandSVM

WANG Zhian1, XIA Junzhong2, BAI Yunchuan2, LIU Kunpeng1, LYU Qipeng1

(1.Postgraduate Training Brigade, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China;2.Military Vehicle Department, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

Considering the fault diagnosis problem of rolling bearing under variable speed condition, the paper proposes a fault diagnosis method of rolling bearing based on sliced energy of order-frequency spectral correlation (SEOFSC) and support vector machine (SVM). Firstly, it studies the principle of order-frequency spectral correlation (OFSC) on bearing fault feature extraction. Then, it calculates combined slices of OFSC to improve the efficiency of fault feature extraction, and obtains SEOFSC by integrating the spectral frequency axis to reduce the fault feature dimension. Finally, it selects maximal values from slice cluster to compose feature vector and input it into “one-to-one” multi-classification SVM for fault pattern recognition. The experimental indicate that the proposed method can realize rapid and accurate fault diagnosis of the rolling bearing under the variable speed condition, and it has some practical value in engineering.

rolling bearing; fault diagnosis; angle/time cyclostationary; sliced energy of order-frequency spectral correlation(SEOFSC); support vector machine(SVM)

2017-08-30；

2017-09-12.

汪治安(1992—)，男，碩士研究生；

夏均忠(1967—)，男，博士，教授，碩士研究生導(dǎo)師.

10.16807/j.cnki.12-1372/e.2017.12.007

TH133.33；TP206+.3

A

1674-2192(2017)12- 0029- 06

(編輯：張峰)