基于VMD-MPE-KPCA特征提取与MRVM相混合的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承振动信号在强噪声环境下出现非线性、非平稳、强干扰特性,进而导致故障特征难以提取及故障诊断准确率低的问题,提出变分模态分解(VMD)-多尺度排列熵(MPE)-核主元分析(KPCA)特征提取与多分类相关向量机(MRVM)相混合的滚动轴承故障诊断方法.该方法首先通过VMD-MPE进行滚动轴承振动信号的高维故障特征提取,其次对提取的故障特征进行KPCA可视化降维,最后将降维后的故障特征输入可实现不同样本概率输出的MRVM进行滚动轴承故障诊断.通过美国西储大学的滚动轴承故障数据集对该方法的有效性进行验证,结果表明提出的VMD-MPE-KPCA特征提取与MRVM相混合的滚动轴承故障诊断方法能够有效提取和识别滚动轴承故障特征,所提出的混合智能故障诊断方法与相关文献报道的故障诊断方法相比较,故障识别准确率达到了99.18%.     

小样本下基于贝叶斯空间估计的故障诊断算法

针对小样本下系统故障诊断问题,提出一种基于贝叶斯空间估计与主元分析(Principal Component Analysis, PCA)相结合的方法.首先运用主元分析离线建立SPE(Squard Prediction Error)统计量阈值和故障模式特征向量矩阵库,然后在小样本情况下通过利用故障先验信息,采用吉布斯抽样(Gibbs Sampling, GS)提取数据特征向量矩阵,再利用与故障模式特征向量矩阵的相似性,完成故障诊断.实验结果表明了此方法的有效性.     

一种对称极坐标图像模糊C均值聚类的电主轴失衡故障诊断方法

为解决电主轴转子不平衡故障的可视化智能识别问题,提出了一种对称极坐标图像和模糊C均值(FCM)聚类相结合的失衡故障诊断新方法。首先对转子时域振动信号进行经验模态分解降噪,按对称极坐标方法将其转化为二维雪花图像,通过灰度共生矩阵,提取雪花图像二维特征参数;然后对已知样本信号的特征参数组建故障特征向量,标准化后作为FCM输入,得到分类矩阵和聚类中心;最后计算待测样本和已知故障样本聚类中心贴进度,实现失衡故障识别和分类。在某电主轴系统平台上完成了1 800 r/min时转子3种不同失衡状态的诊断试验,在对45组小样本识别中该方法的分类准确率达到73%。     

基于深度学习特征提取和GWO-SVM滚动轴承故障诊断的研究

针对传统滚动轴承故障诊断的方法需要人为构造算法提取并选择故障特征,孤立地对待特征提取和特征选择,提出了应用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)和灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)的支持向量机(Support Vector Machine, SVM)相结合的故障诊断新方法.首先将原始信号转化为尺度谱图,然后选择预训练好的CNN模型AlexNet对信号的尺度谱图进行特征提取,再通过主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)对得到特征数据进行降维,最后将归一化后的数据输入到灰狼优化算法的SVM分类器中,从而实现轴承健康状态的故障诊断.使用美国凯斯西储大学提供的轴承数据进行仿真实验,结果表明所提方法能够自适应提取合适的特征,并有较高的分类准确率.     

基于偏最小二乘回归的挖掘机液压系统故障诊断

为了提高挖掘机液压系统的可靠性水平,提出了一种针对挖掘机液压系统的偏最小二乘回归(PLSR)故障诊断方法,其原理是:首先使用非线性迭代偏最小二乘(NIPALS)算法分析系统正常状态下的样本,选择累积方差最大的PLS成分数目,建立输出变量关于输入变量间的PLSR辨识模型;然后,将系统故障状态下的样本代入PLSR辨识模型,运用广义似然比(GLR)检验对模型残差进行假设检验,判断系统的故障状态。实验结果表明,采用基于PLSR的故障诊断方法能准确地诊断出所有系统故障,能有效地应用于挖掘机液压系统的故障诊断。     

EEMD排列熵与PCA-GK的滚动轴承聚类故障诊断

针对滚动轴承故障诊断中,用振动信号的总体经验模式分解(EEMD)方法分解后的熵特征向量维数高,且样本熵(SE)计算效率差等问题,提出了一种基于EEMD排列熵(PE)的主成分分析(PCA)-GK滚动轴承聚类故障诊断组合方法。首先,使用EEMD方法将信号分解为若干个固有模态函数(IMFs),使用PE/SE计算其IMFs熵值;然后,使用PCA对熵特征向量进行可视化降维,并作为模糊C均值(FCM)与GK聚类算法的输入,实现对滚动轴承的故障诊断。利用分类系数和平均模糊熵,对聚类结果进行了评价与对比,实验结果表明:本文模型(EEMD-PE-PCA-GK)的聚类效果比其他3种模型(EEMD-SE-PCA-FCM、EEMD-SE-PCA-GK和EEMDPE-PCA-FCM)更好,且PE比SE的计算效率更快。     

基于小波去噪核主元分析和邻近支持向量机的性能监控和故障诊断

针对化工过程数据中包含噪声和强非线性的特点,提出了基于小波去噪核主元分析(De-ncdsed Kerntel Principal Component Analysis,DKPCA)和邻近支持向量机(Proximal SupportVector Machine,PSVM)的性能监控和故障诊断新方法.将样本数据用小波方法进行去噪处理,去除数据所包含的噪声,通过KPCA将降噪后的数据进行变换,在特征空间里构建T2和Q统计量来监测是否有故障发生;若发生故障,则计算数据的非线性主元得分向量,并将其作为PSVM的输入值,通过PSVM分类来确定故障的具体类型.流化催化裂化装置(FCCU)仿真试验验证了小波去噪的必要性和利用DKPCA-PSVM进行监控和故障诊断的有效性.     

基于PCA与DHMM的发动机故障诊断研究

提出了主元分析方法(PCA)与离散隐马尔可夫模型(DHMM)相结合的发动机故障诊断方法.首先利用PCA进行发动机振动信号的特征提取,设计了基于PCA的振动信号故障特征提取算法;然后采用DHMM进行故障诊断,构建了基于DHMM的故障分类器和诊断数据库,设计了柴油机振动信号的故障诊断策略.实际应用结果显示,该方法是可行的,对柴油机故障的诊断精度,达到了94.17%,具有工程应用价值.     

改进测度下的模糊C均值三元催化器故障诊断方法

针对采用物理建模刻画三元催化器故障演化精确性不足问题,提出一种基于尾气大数据的改进测度模糊C均值(FCM,fuzzy c-means),故障诊断方法。该方法包括分数阶傅里叶变换(FRFT,fractional fourier transform)下的故障特征提取与优化、核熵成分分析(KECA,kernel entropy component analysis)下的分形故障特征降维以及改进相似测度下的FCM故障特征聚类。首先,对不同工况的尾气数据进行FRFT处理,获取三元催化器从时域到频域的精细故障信息,同时利用粒子群算法(PSO,paticle swarm optimization)选取最优的FRFT特征,并由分形算子给出相应精细特征的分形维数;其次,借助KECA对候选的高维分形特征进行维数约简;最后,将获得的故障特征提交给改进测度的FCM故障分类器完成故障诊断。数值实验结果表明,较之采用欧式距离或余弦距离的FCM方法,研究方法的故障诊断精确度更高。     

基于声学特征的埋地管道堵塞故障的聚类识别方法

针对在实际工程应用中埋地排水管道不同程度的堵塞难以检测的问题,提出了一种基于声学特征的管道堵塞故障类型的聚类识别方法.首先对管道中采集的声学信号进行声压级变换,以增加不同故障类型之间的区分度,其次对声压级信号进行总体平均经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD),利用皮尔逊相关系数选取前4个IMF分量并提取中心频率和能量占比作为聚类特征,之后采用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)对特征向量进行降维,最后通过FCM((Fuzzy C-means))和GK(GustafsonKessel),GG(Gath-Geva)3种聚类学习方法对特征向量进行堵塞故障的聚类和识别.实验结果表明,该方法能有效识别排水管道内不同程度的堵塞故障,具有一定的工程实用价值.     

基于ARMAX模型的挖掘机液压系统故障检测

根据挖掘机的可靠性水平和智能化程度,提出了一种基于ARMAX(Auto-Regressive Moving Average Exogenous)模型的挖掘机液压系统故障检测方法.使用系统正常状态下的信号样本建立系统的ARMAX辨识模型,通过休哈特控制图分析ARMAX辨识模型的输出残差,以获取故障检测的阈值;然后,将系统故障状态下的信号样本代入ARMAX辨识模型,当模型残差超过阈值,即能判定系统发生故障.实验分析表明,基于ARMAX模型的故障检测方法够有效地检测挖掘机液压系统产生的故障.图3,参10.     

挖掘机提升控制系统故障诊断的改进模糊算法

研究矿山挖掘机提升控制系统的故障诊断方法对减少其故障和由此带来的巨大经济损失具有重要意义。笔者首次提出了针对复杂控制系统的基于功能的故障描述和故障整理方法,并将控制领域中的改进模糊算法引入到故障诊断领域,建立了WK－4挖掘机提升控制系统电压负反馈回路的改进模糊诊断模型,并与传统模糊诊断模型进行了比较,验证了改进模糊诊断模型的有效性和先进性。该方法可广泛应用于矿山挖掘机各种控制系统的故障诊断中。     

基于LMBP算法的液压油缸内泄漏故障诊断方法

针对液压油缸内泄漏故障诊断中提取时域参数过多以及各参数间相互交叉等问题,提出一种基于主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）和改进的Levenberg—Marguard（LM）神经网络的诊断方法．首先采用Lu分解法对LM算法中逆矩阵的求解进行优化,以加快网络的收敛速度,然后提取压力信号的8个时域参数作为原始特征,采用PCA法对其进行降维和去相关,提取前2个主成分作为最终特征,输入到改进的LM网络中进行故障模式识别,并将诊断结果与LM算法和GA—BP算法进行仿真对比研究．研究结果表明：基于LMBP算法的故障诊断方法在减少识别误差和提高诊断速度等方面取得显著改善,是一种行之有效的液压油缸内泄漏故障诊断方法．     

基于PCA和BP网络的液压油缸内泄漏故障诊断

针对液压油缸内泄漏故障诊断时,由于提取的时域参数过多,导致诊断速度慢、实时性差等问题,提出基于主成分分析(PCA)和BP神经网络的诊断方法.该诊断方法是:首先提取压力信号的时域参数作为初始特征,然后利用PCA方法将高维初始特征空间压缩到低维最终特征空间,并将得到的最终特征输入到BP神经网络进行故障模式识别.研究结果表明:该诊断方法在满足故障检测识别率的同时提高了诊断速度,为液压油缸内泄漏的故障诊断提供了一种实用方法.     

基于时频特征和PCA-KELM的液压系统故障诊断

为了解决液压系统泄漏、堵塞和气穴等多类型故障下特征提取和模式识别困难的问题,提出基于时频特征和PCA-KELM的液压故障智能诊断新方法。首先利用统计分析和总体平均经验模态分解方法,构造高维混合域初始特征向量,从不同特征指标、不同分析角度对不同种类液压故障进行表征和刻画;然后通过主成分分析对多维初始特征向量进行降维和特征二次提取,将高维相关变量转化为低维独立的主特征向量;最后利用PCA主元构造的主特征向量输入核极限学习机网络中,实现故障类型的识别。实验结果表明,混合域初始特征向量能全面准确地描述故障特征,PCA提取的主特征向量摒弃了冗余信息且简化了分类器结构,KELM网络诊断速度快、分类准确率高。     

基于PCA-BLS的三相整流装置故障诊断

针对三相整流装置突发故障时,检测复杂及诊断困难的问题,以三相桥式全控整流电路为研究对象,提出一种基于主元分析和宽度学习系统的故障诊断方法.提取负载输出电压为特征向量,经主元分析,对特征矩阵降维,消除数据相关性,保留数据基本特征;选择合适的初始参数,输入到宽度学习系统的网络中,构建故障诊断模型,对故障进行诊断.对比实验表...     

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.     

基于KPCA-LSSVM的发动机PT燃油系统故障诊断

为有效解决PT燃油系统进油油路堵塞、滤清器泄漏、喷油器油路堵塞等多种典型故障诊断问题,提出了基于核主元分析(KPCA)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的故障识别方法。首先计算油压信号的时域特征集,然后采用KPCA对原始多维初始特征向量进行特征提取,最后将经过KPCA提取的主特征向量输入经多种群遗传算法(MPGA)优化的LSSVM中实现故障类型的识别。实验结果表明,KPCA提取的主特征向量有效表达了原始故障的特征信息,相比于传统的BP神经网络和未经参数优选的LSSVM等分类模型,基于KPCA-LSSVM的故障识别方法速度更快、分类准确率更高。     

基于全局优化支持向量机的多类别高炉故障诊断

针对高炉故障诊断系统快速性和准确性的要求,提出基于全局优化最小二乘支持向量机的策略.首先,采用变尺度离散粒子群对最小二乘支持向量机的参数和故障特征的选取进行优化;然后,利用核主元分析法对选取的特征向量进行压缩整理;最后,构造了以Fisher线性判别率为标准的启发式纠错输出编码.仿真结果表明,通过对故障训练样本有意义地分割重组,用较少的最小二乘支持向量机分类器,得到较高的故障判断准确率且增强了整个系统的实时性.     

液压泵故障诊断稀疏编码方法研究

针对液压泵故障特征难以提取、诊断过程复杂、自动化程度低等特点,将稀疏编码方法应用于液压泵故障诊断.通过对液压泵泵壳处振动信号进行时频域变换,将变换后的信号作为样本,采用K-SVD算法对训练样本进行字典学习以获取字典,利用正交匹配追踪算法对测试信号进行分解与重构,通过不同类别字典对测试信号的重构率大小进行故障种类识别,实现液压泵故障分类.通过试验验证并与BP神经网络、支持向量机对比,结果表明稀疏编码方法具有对故障识别速度快、准确率高、稳定性好等优点,可以有效地实现对液压泵故障的诊断.