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专利号: 2019109053702
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于模式识别的转辙机故障识别方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,建立平面坐标系,x轴表示时间,y轴表示电流,设电流标准数据为S=[i0,i1,...,in]、电流待测数据为S′=[i′0,i′1,...,i′m],将电流标准数据和电流待测数据输入至所述平面坐标系,基于x轴、y轴分段;

步骤2,针对步骤1中S、S'基于x轴、y轴分段所得数据进行小波分解重构法去噪;

步骤3,将步骤2中去噪后的数据进行FastDTW算法处理,得到每段数据与标准数据的相似度值;

步骤4,根据步骤3中每段数据相似度的权重值计算总相似度ω;

步骤5,比较步骤4中的总相似度ω与设定好的阈值ω'值,如果总相似度ω小于ω'值,则说并该段数据为故障数据,反之则为正常数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于模式识别的转辙机故障识别方法,其特征在于,所述分段有两种情况:

1)当转辙机为双动状态时,分为四段,具体为:

记imax=max(ir,ir+1...im),其中r>第一个波峰点的时间点,参数m>第二个波峰的时间点;通过imax将S沿x轴分为两段,即Sx=[i0,i1...imax]和Sy=[imax+1,imax+2...im],同理将待识别数据分为S′x、S′y;

分别取Sx与S′x在x轴上最中间的k个点、以数组的形式保存为p=[is,is+1,...,is+k,]、p'=[i′v,i′v+1,...i′v+k,],记d(i,j)为p中第i个点与p'中第j个点的距离,取d(u,v)=min(d(i,j));则参数u将Sx在y轴分为S1=[imax+1,imax+2...iu]和S2=[iu+1,iu+2...im];同理S′x被分为S′1和S′2,Sy被分为S3和S4,S′y被分为S3'和S4';

2)当转辙机为单动状态时,分为两段,单动状态数据无需通过所述imax进行分段,仅需通过参数u分段即可具体为:分别取S、S'在x轴上最中间的k个点、以数组的形式保存为p=[is,is+1,...,is+k,]、p'=[i′v,i′v+1,...i′v+k,],记d(i,j)为p中第i个点与p'中第j个点的距离,取d(u,v)=min(d(i,j));则参数u将S在y轴分为S1=[imax+1,imax+2...iu]和S2=[iu+1,iu+2...im];同理S'被分为S′1和S′2。

3.根据权利要求2所述的一种基于模式识别的转辙机故障识别方法,其特征在于,所述步骤2具体为:将S1进行n层小波分解且n=3-5,其分解过程为公式(1):

公式(1)中参数Si和Wi分别为原始信号S1的低频信号和高频信号,参数H和V分别为低通滤波器和高通滤波器,分解到n层后,利用Mallat重构,具体过程如公式(2):其中参数H*和G*分别为低通滤波器和高通滤波器的对偶算子;

参数S2、S3和S4、S′1和S′2、S3'和S4'重复上述计算过程。

4.根据权利要求3所述的一种基于模式识别的转辙机故障识别方法,其特征在,步骤3具体为:步骤3.1,分别取经步骤2处理过后标准数据第一段S1=[i1,i2,...,im],待测数据第一段S′1=[i′1,i′2,...,i′n];构建S1、S′1距离矩阵D:步骤3.2,数据粗粒度化,取分辨率系数τ作为S1、S′1距离矩阵Dk初始分辨率:步骤3.3,随后对Dτ[k,v]进场DTW算法处理,具体过程如下:

构建扭曲路径W=w1,w2,...wt,...,ws,其中wt=Dτ[k,v],max(m,n)<t<m+n,其中参数k、v分别是S1、S′1的索引,m、n分别是S1、S′1的长度,即最大索引;并保证w1=D[1,1],ws=D[m,n],搜索扭曲路径如下:wt=D[k,v],wt+1=min(D[k',v']) k≤k'≤k+1,v≤v'≤v+1  (5)再将计算得到的W=w1,w2,...wt,...,ws中每个wt粒度细化:取分辨率系数τ=τ/2,重复上述步骤直到τ=1;

步骤3.4,令k=1时扭曲路径为W1=w1,w2,...,wr,距离相似度为重复上述步骤可得S2、S′2的距离相似度Dist(W2),S3、S′3的距离相似度Dist(W3),S3、S′3的距离相似度Dist(W4)。

5.根据权利要求4所述的一种基于模式识别的转辙机故障识别方法,其特征在,步骤4具体为:分别设置经步骤3处理后的分段数据相似度为Dist(W1)、Dist(W2)、……的权重值α、β、…且α+β+…=1,则总距离相似度