路图傅里叶变换及其在滚动轴承故障诊断中的应用

来源：机械工程学报杂志2015年第23期北京时间：

作者：欧璐, 于德介

单位：湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室 长沙 410082

摘要：图信号处理(Graph signal processing, GSP)是由谱图理论发展起来的新研究领域。图傅里叶变换(Graph Fourier transformation, GFT)是图信号关于图拉普拉斯矩阵特征函数的展开，也是GSP的基础。对路图的GFT进行分析，发现GFT得到的特征值谱与经典的傅里叶变换(Fourier transformation, FT)频谱有一一对应关系，同时，特征值谱的幅值与特征矢量也有对应关系。将GFT引入滚动轴承故障诊断，提出基于GFT特征提取和K-均值聚类的滚动轴承故障诊断方法。该方法先用GFT将滚动轴承的路图信号变换到特征值谱域；再计算特征值谱的统计量作为故障特征；最后运用K-均值聚类分类器识别滚动轴承的故障类型。对实际轴承振动信号的分析结果表明，基于GFT和K-均值聚类的故障诊断方法能准确有效地识别滚动轴承故障。

关键词：K-均值聚类,故障诊断,滚动轴承,路图,图傅里叶变换；

基金资助：国家自然科学基金资助项目(51275161)