二进制量子粒子群优化算法及其在化工过程故障诊断中的应用

针对实际化工生产过程中故障数据缺乏,采用适合小样本问题的支持向量机(SVM)对化工过程稳态故障进行诊断。为了保证在线故障诊断的实时性,消除高维监控数据以及系统噪声对故障诊断的干扰,提出了一种新的基于二进制量子粒子群优化(BQPSO)算法和SVM的故障特征选择方法。仿真实验表明:BQPSO算法具有良好的全局搜索能力,能够快速、准确地搜索到故障特征变量;而基于特征选择的SVM故障诊断方法能可靠地实现对复杂化工过程的在线故障诊断。     

基于GA优化的VMD-SVM识别角度头故障特征

提出一种基于遗传算法优化的变分模态分解（variational mode decomposition,VMD）-支持向量机（support vector machine,SVM）方法来识别机床角度头故障特征。首先采用遗传算法对VMD算法的输入参数进行优化,将优化后的VMD算法用于振动信号的分解,得到各本征模态函数（IMF）后,求得对应的能量熵;然后通过SVM算法筛选出有效故障数据,再利用峭度和相关系数相结合的方法将其中的IMF筛选出来并重构信号;最后,对该信号作频谱分析,分析相关特征信息,识别并诊断出故障。根据仿真和实验结果,所提方法对于故障角度头的有效信号筛选正确率高,对于噪声抑制效果良好,特征提取快速有效,可用于机床故障诊断领域。     

基于GA优化的VMD-SVM识别角度头故障特征

提出一种基于遗传算法优化的变分模态分解（variational mode decomposition,VMD）-支持向量机（support vector machine,SVM）方法来识别机床角度头故障特征。首先采用遗传算法对VMD算法的输入参数进行优化,将优化后的VMD算法用于振动信号的分解,得到各本征模态函数（IMF）后,求得对应的能量熵;然后通过SVM算法筛选出有效故障数据,再利用峭度和相关系数相结合的方法将其中的IMF筛选出来并重构信号;最后,对该信号作频谱分析,分析相关特征信息,识别并诊断出故障。根据仿真和实验结果,所提方法对于故障角度头的有效信号筛选正确率高,对于噪声抑制效果良好,特征提取快速有效,可用于机床故障诊断领域。     

基于故障重构的PCA模型主元数的确定

基于故障重构理论研究了PCA模型主元数的确定方法,应用累积方差贡献率以及复相关系数对主元模型性能进行分析·在基于PCA理论进行故障诊断中,故障变量可根据故障的方向向量进行重构,未重构方差(VRE)可分别投影于主元子空间(PCS)和残差子空间(RS)·确定最优重构是使两空间的VRE之和达到最小,与此相对应的主元数即为最优主元数(PCs)·应用累积方差贡献率以及复相关系数对主元模型性能进行评价,结果表明确定的PCA模型PCs保证了PCS中的信息存量·对于工业PVC聚合反应过程的故障诊断说明了上述方法的合理性与有效性·     

基于小波包分解-峭度值指标-希尔伯特包络解调融合方法处理声发射信号的滚动轴承故障诊断

为实现对航空发动机主轴承进行故障诊断,以复杂传递路径下声发射信号的波形分析为基础,提出一种基于小波包分解(wavelet packet decomposition, WPD)、峭度值指标(kurtosis index, KI)以及希尔伯特包络解调(Hilbert envelope demodulation, HED)相结合的滚动轴承故障特征信息提取方法。采用WPD方法对滚动轴承声发射信号分解获得节点分量,基于KI对节点分量排序筛选进行信号重构,进而对重构信号进行HED分析,提取出轴承故障特征频率用于对比诊断。开展简单以及复杂传递路径下滚动轴承故障模拟试验,采用建立的方法分别针对滚动轴承外圈、内圈典型故障试验数据进行分析和诊断。结果表明：该方法可有效提取滚动轴承故障特征频率及其倍频,且针对复杂传递路径下处于工作状态的滚动轴承,仍可实现精准的特征信息提取和有效的故障诊断。     

GASA-SVM改进算法及其在柴油机供油系统故障诊断中的应用

针对目前支持向量机(SVM)参数选择的盲目性,结合遗传算法GA的并行搜索和模拟退火算法SA的概率突跳特性,提出一种改进的基于遗传退火算法(GASA)混合策略优化支持向量机惩罚函数和核函数参数的GASA-SVM算法。利用柴油机供油系统油压波形的实测数据,归一化处理后作为诊断模型的特征值,建立了基于GASA-SVM的柴油机供油系统故障诊断模型。通过与BP神经网络、RBF神经网络、SVM和GA-SVM故障诊断模型比较表明:应用GASA-SVM建立的故障诊断模型在故障识别准确性上优于其它网络模型,能够有效进行柴油机供油系统的故障诊断。     

基于主成分分析和支持向量机分类模型的滚动轴承故障诊断

为了提高滚动轴承故障诊断的准确率,提出一种基于主成分分析(principal component analysis,PCA)和支持向量机(support Vector machine,SVM)模型的滚动轴承故障诊断方法.通过比较不同方法计算的标准差和拉依达准则对数据进行误差分析,利用MATLAB软件中的PCA函数对数据进行主成分分析,将8个原始变量降维成3个综合变量,分别从降维前和降维后的输入属性数据中随机选取70％的数据作为训练集来建立SVM分类模型和PCA-SVM分类模型,而把剩余的30％作为测试集来对模型的性能进行仿真测试.MATLAB仿真测试的结果表明,PCA-SVM模型的分类效果更好,其预测正确率对于绝大多数故障诊断来说是可以接受的,可以作为一种故障诊断的评价标准.     

基于变分态分解与灰狼优化支持向量机的齿轮箱故障诊断

由于行星齿轮齿轮箱的振动信号具有非平稳、非线性特性,在复杂工况下,会对其早期微弱的故障信号造成干扰,不能正确地识别出故障信息。为解决以上问题,采用基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)与灰狼优化支持向量机的故障诊断方法。利用中心频率近似方法,求解出了变分模态分解的参数K,对分解出的本征模态函数(intrinsic mode function, IMF)分量进行相关性分析,优选出分量进行信号重构。将重构信号进行故障特征提取,利用灰狼优化支持向量机的方法进行故障模式识别。实验结果表明：采用所提方法对行星齿轮箱的故障识别准确率达到99.375%。     

多变量时间序列复杂系统的相空间重构

根据单变量时间序列相空间重构思想 ,提出了多变量时间序列描述的复杂系统的相空间延迟重构方法 .对每一分量的时间序列 ,分别利用互信息最小法确定最佳延迟时间间隔 ,最小嵌入维数的选取方法是单变量时间序列情况下虚假邻点法的推广 .给出了q阶广义关联积分和q阶广义关联维数的计算公式 ,并证明了广义关联维数与所用范数无关 .计算了Lorenz系统按前 2个变量进行重构时的最佳延迟时间间隔和最小嵌入维数 .计算结果表明 ,用多变量时间序列重构比用单变量时间序列重构所需的数据长度要短得多且在方法上更有效     

相空间重构与差分进化算法-烟花算法-支持向量机结合的高压开关机械故障诊断方法

振动信号特征识别是一种有效地非侵入式高压开关机械故障诊断方法。提出采用互补集合经验模态分解(CEEMD)结合相空间重构提取有效特征,输入到差分进化算法(DE)和烟花算法(FWA)优化支持向量机(SVM)核函数参数的分类器,实现DE-FWA-SVM对机械故障诊断的准确识别。首先,通过CEEMD将振动信号分解成一系列固有模态函数(IMF),对相关系数较大的IMF分量进行相空间重构,提取表征混合特征的最大李雅普诺夫指数和关联维数构造特征向量;引入DE算法优化FWA算法的求解精度和收敛速度,再以DE-FWA对SVM参数寻优,解决SVM参数选择敏感问题;最后根据模拟四种典工况进行试验分析,结果表明:该振动提取方法能准确提取特征,DE-FWA-SVM表现出更优分类性能。     

Combination Method of Principal Component Analysis and Support Vector Machine for On-line Process Monitoring and Fault Diagnosis

IntroductionOn-line process monitoring and fault diagnosis are keyfactor to ensure product quality and operation safety .Inlastdecade research, the approach of fault detection anddiagnosis could be classified into three categories[1 ,2]:methods based on causal models , methods based onknowledge and methods based on multivariate statistics .Forthe model method ,it is difficult toidentify model parametersand esti mate model states , especially for complex chemicalprocess ; whereas for knowledge …     

支持向量机在齿轮故障诊断中的应用

针对齿轮故障诊断中的小样本事件,采用了支持向量机（SVM）方法.采集齿轮3种典型故障（断齿、磨损、剥落）和正常状态的振动信号,提取时域指标和能量特征作为SVM输入向量,并采用交叉验证（K-CV）法优化SVM参数,最终得到的故障诊断准确率为100%.结果表明SVM是一种有效的齿轮故障诊断方法.     

基于核主元分析与支持向量机的监控诊断方法及其应用

为了及时反映密闭鼓风炉冶炼过程状态,实现对密闭鼓风炉炉况的监控与诊断,提出核主元分析和多支持向量机分类的相结合的过程监控与故障诊断方法.其原理是:首先,用核主元分析方法提取过程数据特征,建立核主元分析的监控模型;然后,将代表过程特征的核主元送入多支持向量机分类器中,利用"一对其余"算法对故障进行诊断与分类.实验结果表明,所提出的方法与传统的主元分析方法相比,整个样本集的可分性变大,分类正确率提高,能更准确地诊断炉子的各种故障,可有效地用于密闭鼓风炉冶炼过程的故障诊断.     

一种基于概率盒-PSO-SVM的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承故障诊断的问题,提出了一种基于概率盒理论和粒子群优化支持向量机的故障诊断新方法.在分析故障信号的概率统计特性基础上,利用概率盒直接建模方法获得概率盒,利用证据理论实现了概率盒的融合.不同故障状态下的概率盒特征也不同,采用不同的累积不确定性测量方法提取了概率盒的特征,并构建出用于模式识别的特征向量集,将特征集代入利用粒子群算法优化后的支持向量机中实现故障诊断.通过对滚动轴承振动信号的实验测试与对比分析表明:该方法可以实现对滚动轴承准确的诊断,与传统特征提取方法对比,证明了方法的有效性.     

基于ReliefF-PCA和SVM的发动机故障诊断方法研究

针对柴油发动机机组振动信号非线性和非平稳性以及机组实际故障案例样本数据少的特点，提出了一种基于ReliefF、主成分分析（PCA）以及支持向量机（SVM）的柴油发动机故障诊断方法。首先提取发动机冲击信号的特征参数，运用ReliefF选择出其中的敏感特征以降低处理过程的计算难度；然后采用PCA进一步提取敏感特征，消除各特征之间的相关性，避免冗余；最后利用SVM实现机组的故障分类，诊断不同类型的故障。将本文方法应用于柴油机实际典型故障案例中，结果表明该方法能有效提取柴油机缸盖振动信号中的故障敏感特征，并实现多种典型故障的诊断。     

基于CVA-ICA与CSM的故障诊断方法

针对工业过程的故障诊断问题,提出了一种基于规范变量分析与独立元分析(CVA-ICA)的动态过程故障检测方法,在此基础上,结合连续字符串匹配(CSM)算法,提出了一种改进的基于完备故障库的故障诊断算法.该算法首先用CVA方法求出观测数据的规范变量,然后对规范变量进行ICA分解,最后运用CSM算法对ICA分解后的数据进行故障诊断.通过对TE过程的仿真研究,验证了所提出的改进算法的可行性与有效性.     

基于支持向量机的化工过程故障诊断

引入了基于统计学习理论的支持向量机技术,以连续搅拌釜式反应器——CSTR模型为例,研究了非线性化工复杂反应过程的故障诊断问题。实验结果表明,支持向量机方法与传统故障诊断方法相比,具有更好的精度、速度以及适应性。     

基于LMD和SSA-SVM的电机故障诊断

针对电机故障诊断问题,尤其电机轴承方面的诊断,提出了LMD分解和麻雀搜索优化算法（SSA）优化支持向量机（SVM）的故障诊断方法。第一步采取小波降噪和LMD算法相结合去处理原始信号,经过小波降噪后的原始故障信号会去掉一部分的干扰,再分解得到原始信号的一系列PF分量,接着使用相关性分析法选择出有效的PF分量进行信号重构,重构后的故障信号再次经过LMD分解得到的PF分量求出各自的能量熵,直接用能量图展现出来。接着将各个PF分量的能量熵组成一组组特征向量输入到支持向量机的故障诊断模型里。利用麻雀搜索算法在支持向量机（SVM）对于电机故障的分类的模型上进行惩罚参数和核参数的挑选和模拟,选择最合适的参数组合建立SSA-SVM故障诊断模型进行仿真实验,通过仿真实验验证该方法的故障诊断准确率高达99.2％,与PSO-SVM和SVM故障诊断模型进行比较分析,实验证明提出来的方案有着更适合的故障识别能力,对电机故障诊断有着很好的适应性和发展性。     

A Fault Diagnosis Method Based on Wavelet Singular Entropy and SVM for VSC-HVDC Converter

The converter is the core component of voltage source converter-high voltage direct current(VSC-HVDC), which is related to the stable operation of the system. The converter has a complex structure where the accuracy of feature extraction is low, and the computation speed of traditional fault diagnosis strategies is slow. To solve this problem, a fault diagnosis strategy based on wavelet singular entropy(WSE) and support vector machine(SVM) was proposed. This method includes fault and label setting, converter fault feature extraction based on wavelet singular entropy, and converter fault classification based on support vector machine. The DC-side voltage signal was used as the detection signal, and the wavelet singular entropy was used for feature extraction to avoid noise interference. The classification is based on SVM. The experimental verification in PSCAD simulation proved that the method has better fault diagnosis ability for various faults and meets the needs of converter fault diagnosis.