基于余弦相似熵的滚动轴承状态表征方法

基于余弦相似熵的滚动轴承状态表征方法

徐从云1,2，郑近德1,2，潘海洋2，包家汉1,2，刘庆运1,2，丁克勤3 【摘 要】样本熵是一种有效的表征时间序列复杂性的非线性动力学分析方法，但其存在对数据中不稳定的噪声敏感，且存在无约束和未定义的熵值等问题，为此，引入余弦相似熵（Cosine Similarity Entropy,CSE），CSE采用角距离代替切比雪夫距离，并用香农熵代替条件熵。首先介绍CSE算法，并研究参数对其影响；其次，通过仿真信号分析，将其与样本熵和模糊熵进行对比。最后，将CSE应用于滚动轴承退化特征表征，实验数据分析结果表明CSE的有效性及其相较于样本熵、模糊熵和均方根值的优越性。 【期刊名称】《噪声与振动控制》 【年(卷),期】2019(039)005 【总页数】6

【关键词】振动与波；样本熵；模糊熵；余弦相似熵；滚动轴承；状态表征 基金项目：国家重点研发计划资助项目(2017YFC0805100)；国家自然科学基金资助项目(51505002)；安徽省自然科学基金资助项目（1708085QE107）；安徽省高校自然科学研究重点资助项目(KI2018A0069)

滚动轴承是旋转机械最重要的部件之一[1]。轴承故障可能导致其他部件损坏和机器故障[1]。因此，有必要对滚动轴承运行状态进行监测，以便及时准确地发现故障早期征兆，减少故障和事故发生。

由于滚动轴承工作环境复杂，其振动故障信号往往表现出非平稳和非线性特性[4]。非线性动力学中的复杂性特征由于能够表征系统的非线性特征变化，在机械状态表征中越来越受到关注。文献[2]对大型旋转机械振动测量产生的复杂度