(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210540020.2 (22)申请日 2022.05.17 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 唐益明　张李　潘志富　李书杰　 陈锐　吴玺　韩将辉　任福继　 (74)专利代理 机构 安徽省合肥新 安专利代理有 限责任公司 34101 专利代理师 陆丽莉　何梅生 (51)Int.Cl. G06V 10/762(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G01M 13/04(2019.01) (54)发明名称 一种基于特征约简的模糊聚类的轴承故障 检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于特征约简的模糊聚 类的轴承故障检测方法， 其步骤包括： 1、 从轴承 特征值数据中提取待处理的轴承特征向量集； 2 采用基于特征约简的模糊聚类的轴承故障检测 方法对待处理的轴承特征向量集进行聚类处理； 3对处理后的轴承特征向量集进行检测， 以判断 该状态下的轴承 是否发生故障。 本发 明能有效提 取轴承数据中关键的特征， 并提高对轴承故障检 测的准确性。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 114743039 A 2022.07.12 CN 114743039 A 1.一种基于特 征约简的模糊聚类的轴承故障检测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1： 提取待处理的轴承运行状态下数据的轴承特征向量集 Xi表示第i个 轴承特征向量， 且 xil表示第i个轴承特 征向量Xi中的第l个轴承特 征值， L表示轴 承特征值的数量， N表示轴承特 征向量集X中所有轴承特 征向量的数量； 步骤2： 采用基于特征约简的模糊聚类方法对轴承特征向量集进行聚类处理， 并对处理 后的轴承特 征向量集数据进行划分， 得到带 标签的轴承特 征向量集： 步骤2.1： 利用式(1)计算轴承特征向量集X中第l个轴承特征值 的离散分布程度 δl， 从而得到所有轴承特 征值的离 散分布程度 式(1)中， var( ·)表示计算平均值， mean( ·)表示计算方差； 步骤2.2： 将轴承特 征向量集X划分为C个轴承特 征向量子集； 步骤2.3： 定义并初始化当前迭代次数iter＝0， 初始化第iter次迭代的轴承特征隶属 度矩阵为U(iter)和轴承特征值权重矩阵为W(iter)； 定义迭代停止阈值为ε， 最大迭代次数为 iterMax； 步骤2.4： 利用式(2)计算第k个轴承特征向量子集中第i个轴承特征向量Xki的第l个轴 承特征值xkil的第t个轴承特 征值核函数 Kkt(xkil,xkil)： Kkt(xkil,xkil)＝φ(xkil)·φ(xkil)                     (2) 式(4)中， φ( ·)为映射函数， φ(·)·φ(·)为两个映射 函数φ(·)之间的内积； 步骤2.5： 利用式(3)计算第iter次迭代时第k个轴承特征向量子集中第i个轴承特征向 量Xki的第l个轴承特 征值xkil的轴承特 征值核函数哨兵 式(3)中， Kkt(xki′l,xkil)表示第k个轴承特征向量子集中第i ′个轴承特征向量Xki′的第l 个轴承特征值xki′l和第i个轴承特征向量Xki的第l个轴承特征值xkil之间的第t个轴承特征 值核函数， Kkt(xki′l,xki″l)表示第k个轴承特征向量子集中第i ′个轴承特征向量Xki′的第l个 轴承特征值xki′l和第i″个轴承特征向量Xki″的第l个轴承特征值xki″l之间的第t个轴承特征 值核函数； m表示模糊系数； 表示第iter次迭代时第k个轴承 特征向量子集中的第i个轴 承特征向量Xki的轴承特征隶属度， 表示第iter次迭代时第k个轴承特征向量子集中第 i′个轴承特征向量Xki′的轴承特征隶属度， 表示第iter次迭代时第k个轴承特征向量子 集中第i″个轴承特 征向量Xki″的轴承特 征隶属度；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114743039 A 2利用式(4)得到 的约束条件： k ＝1,...,C： 步骤2.6： 利用式(5)计算第iter次迭代时第k个轴承特征向量子集的第t个轴承特征值 核函数的权 重 式(5)中， 表示第iter次迭代时第k个轴承特征向量子集中第l个轴承特征值 的权重， γ是正则化参数， P表示第k个轴承特征向量子集中轴承特征值核函数的数量， exp (·)以自然常数 e为底的指数函数； k ＝1,...,C， l＝1,...,L， i＝1,...,N， 并有： 步骤2.7： 利用式(8)计算第iter次迭代时第k个轴承特征向量子集的聚类中心与第i个 轴承特征向量Xki的第l个特 征值xkil的距离值 步骤2.8： 计算第 iter次迭代时所有轴承特征向量子集中第z个轴承特征值 的权 重之和 并判断 是否成立， 若成立， 则从步骤2.9开始顺 序执行； 否则， 从步骤2.10开始顺序执 行； 步骤2.9： 删除第iter次迭代时所有轴承特征向量子集 中的第z个轴承特征值以完成特 征约简， 并通过式(9)得到所有轴承特 征向量子集中约简后的轴承特 征值的权 重： 式(9)中， 表示第iter次迭代时约简后的第k个轴承特征向量子集中第l ′个轴承特 征值 的权重， xkil′表示第k个轴承特征向量子集第 i个轴承特征向量Xi中第l′个轴承 特征值； 表示第iter次迭代时第k个轴承特征 向量子集中第l ′个轴承特征值 的 权重； L′表示约简后的轴承特 征值的数量， l ′＝1,...,L′； 将L′赋值L、 l′赋值l、 赋值 步骤2.10： 利用式(10)计算第iter +1次迭代时第k个轴承特征向量子集中第l个轴承特权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114743039 A 3