变转速下 范数与张量核范数联合约束的TRPCA滚动轴承故障特征提取方法

来源：振动与冲击杂志2024年第7期北京时间：

作者：王冉，曹徐，张军武，余亮

单位：1.上海海事大学物流工程学院，上海201306； 2.上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240

摘要：滚动轴承作为旋转机械设备的重要部件之一，其工作状态直接影响旋转设备的运行安全，因此其故障特征的有效提取对于保障机械设备正常运行具有重要的意义。实际应用中滚动轴承通常以变化的速度运行，并且单一传感器采集的轴承的非平稳信号往往被严重的背景噪声覆盖，使得故障特征的提取非常困难。为了解决这一问题，本文提出一种变转速下 范数与张量核范数联合约束的TRPCA的滚动轴承故障特征提取方法。首先，使用时频表示（Time-Frequency Representation，TFR）作为正向切片构建张量，分别探讨滚动轴承时变故障特征在张量域中的管稀疏性和背景噪声在张量域中的低管秩性。进而使用 范数与张量核范数联合约束的张量主成分分析（Tensor Robust Principal Component Analysis, TRPCA）对故障特征张量进行提取，得到管稀疏的故障特征张量。最后将提取的故障特征张量在通道索引中进行融合，得到能够有效表征故障特征的时频表示。仿真和实验分析验证了该方法在轴承故障特征提取中的有效性。

关键词：张量；故障特征提取；变转速工况；TRPCA；管稀疏