一种免疫随机共振的机床传动系统电流特征频率提取方法

摘要

一种免疫随机共振的机床传动系统电流特征频率提取方法，先利用电流传感器采集传动系统伺服驱动电机的电流信号，再计算传动系统中各级输出转轴的回转频率和啮合频率，采用巴特沃斯滤波型带通滤波器处理采集的电流信号，将滤波后的电流信号进行移频，再对移频的电流信号采用多模态免疫克隆选择方法优化二次采样随机共振系统参数，选取最大亲和力的参数作为最优二次采样尺度和结构系统参数，最后根据最优二次采样尺度实现输入信号的压缩，对应频谱中的最大谱峰分量变换后为机床运动系统的特征频率分量，本发明提高了大频率尺度伺服电机电流信号的二次采样随机共振系统优化质量，能够有效提取出传动系统微弱特征频率。

主权项

1.一种免疫随机共振的机床传动系统电流特征频率提取方法，其特征在于：包括以下步骤：1）利用电流传感器采集传动系统伺服驱动电机的电流信号x(n)，n为采样点数，n为大于零的整数；2）计算传动系统中各级输出转轴的回转频率f_r和啮合频率f_n，其中，f_r=f_i*Z     （1）f_n＝f_r*m    （2）f_i为传动系统的输入频率，Z为传动比，m为转轴齿数，则传动系统在电流信号中的特征频率分量为：f=f_m+f_n    （3）其中，f_m为电流主频率；3）采用巴特沃斯滤波型带通滤波器处理采集的电流信号，其中频带选择为[0.8*f，1.2*f]Hz；4）滤波后的电流信号进行移频，将频带下限移至频率0Hz处；5）对移频的电流信号x(n)采用多模态免疫克隆选择方法优化二次采样随机共振系统参数，即二次采样尺度R及结构系统参数a和b，其中a、b为朗之万势阱函数的系统参数，二次采样尺度R为信号压缩比率R=f_s/f_sr，f_sr为压缩后的频率值，亲和力函数为S_p为频率分量f的功率，$N_p=\underset{N=-n}{\overset{n}{\Sigma }}{\left|A_p(f-\mathrm{N\Delta f})\right|}^2-\underset{m=-1}{\overset{1}{\Sigma }}{\left|A_p(f-\mathrm{m\Delta f})\right|}^2,$N_p为输出信号的噪声功率，Δf为频率分辨率，A_p(w)为第p个抗体表示参数的随机共振输出信号幅值谱；6）在优化出的参数集合中，选取最大亲和力的参数作为二次采样尺度R和结构系统参数a和b；7）根据二次采样尺度R实现输入信号的压缩，压缩采样频率为f_sr=f_s/R，f_s为采样频率，其次，根据结构系统参数输出响应波形，对应频谱中的最大谱峰分量变换后为机床运动系统的特征频率分量，其中变换公式为f=f_c+R*f_0r，f_0r为最大谱峰频率，f_c是巴特沃斯带通滤波器的下限值。