利用状态信息判定螺栓连接设备装配可靠度的方法

摘要

本发明公开了一种利用状态信息判定螺栓连接设备装配可靠度的方法，首先通过激励测试获得设备的状态信息；然后利用特征提取方法对所获得状态信息预处理得到状态特征矩阵；再利用模式识别算法分析特征矩阵的内在固有模式，构造对应于状态特征矩阵的状态子空间；接着计算基准状态子空间与当前状态子空间的相似度指标，该指标反映了两类状态子空间的相似性，能够刻画出当前时刻设备性能与正常状态的接近程度；最后，将该相似度指标作为可靠度指标定量反映设备装配可靠度水平。本发明方法不依赖于大量失效样本，简单易行，具有结果可靠、实时性强等特点，适用于现场实时评估螺栓连接设备的装配可靠度，具有工程应用价值。

主权项

1.一种利用状态信息判定螺栓连接设备装配可靠度的方法，其特征在于，包含以下步骤：（1）构造状态特征矩阵对螺栓连接设备进行台架敲击试验，利用振动加速度传感器采集设备在外部激励下的状态信息，计算状态信息的时域及频域统计特征，利用所提取的特征构造状态特征矩阵；（2）构造状态子空间首先，利用非线性映射函数将特征矩阵映射到高维特征空间，并利用核局部保持投影方法分解特征矩阵得到投影矩阵；其次，利用正交化方法对投影矩阵中的向量正交化，得到一组单位正交向量；最后，利用该组单位正交向量构成状态子空间；（3）计算状态子空间相似度指标首先，分别构造基准状态子空间和当前状态子空间；然后，利用矩阵范数定义两类状态子空间的相似度指标；所述基准状态子空间为：其中i=1，…，r₁表示子空间基向量，表示装配良好时的状态特征矩阵，γ_i，i=1，…，r₁表示权值向量，r₁表示子空间维数；所述当前状态子空间为：其中i=1，…，r₂表示子空间基向量，表示当前时刻的状态特征矩阵，i=1，…，r₂表示权值向量，r₂表示子空间维数；然后，利用矩阵范数定义两类状态子空间的相似度指标SI，表示为：$\mathrm{SI}=\frac{{\left|\right|{\left(S^1\right)}^T{S}^2\left|\right|}_2}{{\left|\right|{\left(S^1\right)}^T\left|\right|}_2{\left|\right|S^2\left|\right|}_2};$（4）定义可靠度指标由于相似度指标SI的变化范围为[0，1]，且能反映当前时刻螺栓连接设备状态与其正常状态的相似程度，将该指标作为可靠度指标R定量反映螺栓连接设备的装配可靠度，因此将可靠度指标定义为：$R=\mathrm{SI}=\frac{{\left|\right|{\left(S^1\right)}^T{S}^2\left|\right|}_2}{{\left|\right|{\left(S^1\right)}^T\left|\right|}_2{\left|\right|S^2\left|\right|}_2};$（5）可靠度判定用可靠度指标R即可判定螺栓连接设备的装配可靠度：R接近1表示此刻设备装配质量与基准状态接近；反之，R接近0表示此刻设备装配质量偏离基准状态。