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专利号: 2021102594396
申请人: 天津理工大学
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: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MPU6050和决策树的电机故障诊断方法,其特征在于,包括:利用MPU6050获取故障模拟模型中电机的振动信号;

将获取的振动信号,进行预处理,将预处理后的数据作为数据样本,输入训练好的决策树中;所述决策树在采用如下方法进行训练:步骤1、将处理后的数据样本,形成数据集;

步骤2、对数据样本进行快速傅里叶变换,形成一维数组;

步骤3、在一维数组中求解最优切分变量和相应切分点(j,s);

所述最优切分变量j和相应切分点s,采用如下公式进行计算:其中,yi表示输出的真实值,c1,c2分别表示两个不同子区间内输出yi的平均值;

步骤4、用最优的(j,s)将数据集划分为两个子域并决定相应的输出值;

步骤5、对划分后的子域重复进行步骤3‑4,直到叶子节点数目满足预设要求;

步骤6、依据步骤5中形成的多对(j,s)值,生成决策树,采用后剪枝的方法对得到的决策树进行剪枝,得到最终所需的决策树;

利用决策树对输入的数据样本进行识别,输出电机故障诊断结果。

2.根据权利要求1所述的基于MPU6050和决策树的电机故障诊断方法,其特征在于,所述预处理为对采集的振动信号进行算术均值滤波,滤除噪声信号。

3.根据权利要求1所述的基于MPU6050和决策树的电机故障诊断方法,其特征在于,在获取振动信号之前,还包括对MPU6050进行校准。

4.根据权利要求1所述的基于MPU6050和决策树的电机故障诊断方法,其特征在于,所述故障模拟模型中模拟的故障包括模拟转子不对称故障、不对中故障,轴承松动故障、轴承裂纹故障;通过改变电机转速模拟,模拟不同类型故障以及故障的严重程度。

5.一种基于MPU6050和决策树的电机故障诊断系统,用于实施上述权利要求1‑4中任一项所述的诊断方法,其特征在于,包括MPU6050传感器、电机和偏心块形成的故障模拟模型、单片机和上位机;

所述MPU6050传感器用于获取故障模拟模型中电机的振动信号;

所述电机和偏心块形成的故障模拟模型,利用电机与偏心块配合模拟各种类型下的电机故障;

所述单片机用于将获取的振动信号,进行预处理,将预处理后的数据作为数据样本,发送至上位机,所述上位机用于将数据样本输入训练好的决策树中;利用决策树对输入的数据样本进行识别,输出电机故障诊断结果。

6.根据权利要求5所述的基于MPU6050和决策树的电机故障诊断系统,其特征在于,所述电机外部设有外壳,所述外壳固定电机,所述外壳一侧固定安装偏心块。

7.根据权利要求6所述的基于MPU6050和决策树的电机故障诊断系统,其特征在于,所述单片机安装在上平板上,上平板固定安装在支架的上方;所述外壳固定在支架上,所述支架下方固定设有下平板;下平板上固定安装MPU6050传感器。

8.根据权利要求5所述的基于MPU6050和决策树的电机故障诊断系统,其特征在于,所述单片机上使用算术平均滤波算法进行预处理后,经过有线串口传输到上位机中。