刘永强， 郝高岩， 廖英英， 杨绍普

(1.石家庄铁道大学机械工程学院 石家庄，050043)(2.石家庄铁道大学土木工程学院 石家庄，050043)

10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2017.05.025

一种基于Viterbi法的改进瞬时转速估计算法

刘永强1， 郝高岩1， 廖英英3， 杨绍普1

(1.石家庄铁道大学机械工程学院 石家庄，050043)(2.石家庄铁道大学土木工程学院 石家庄，050043)

针对无转速计的瞬时转速估计问题及现有方法在抗噪、抗临近阶次和实时性方面的不足，基于Viterbi算法提出了一种改进型瞬时频率估计(instantaneous frequency estimation,简称IFE)方法，并将其应用于变转速工况下滚动轴承的瞬时转速估计。将隐马尔科夫模型中的Viterbi算法引入转频估计，分析了某一时频平面中代价函数的计算次数；根据欧几里得距离函数的性质，提出了代价函数迭代循环停止的新型判定准则。该准则的优点在于可以快速搜索时频平面，寻找到最优的局部路径，提高了IFE精度和计算速度。通过仿真信号和实验数据对该算法进行验证。结果表明：改进后算法效率明显提高，和基于峰值搜索IFE方法相比，改进的Viterbi-IFE方法具有较高的精度和稳定性。

滚动轴承； 振动信号； 瞬时频率估计； Viterbi算法； 代价函数

引 言

阶次分析为变转速工况下滚动轴承故障诊断的重要方法之一[1]，该方法中的关键问题就是准确追踪参考轴转速。一般情况下可采用转速计等硬件装置测量转速，但在某些复杂工况下转速计等键相装置不易安装，难以跟踪参考轴转速。针对该问题本研究改进了瞬时频率估计方法，从测量的振动信号中提取出转频信息，继而实现无需转速计的阶次分析。……