基于SHO-VMD分解和多特征参数的变工况滚动轴承故障诊断

风机在多种工况条件下运行时,利用轴承的振动监测系统所检测到的信号难以实现故障诊断,而大量文献研究的轴承故障诊断多是在恒定转速下进行的。针对变工况下运行的滚动轴承,提出一种基于SHO-VMD分解和多特征参数融合的特征提取方法,使用t-SNE降维可视化,提取出振动信号的故障信息与转速变化信息。变分模态分解(VMD)方法的分解效果取决于分解个数和惩罚因子的取值,采用自私羊群优化算法（SHO）对参数进行优化,将振动信号分解为一些本征模态分量,再对每组分量进行特征参数提取,基于奇异值特征、能量熵、样本熵特征进行多特征量融合,使用t-SNE降维来提取轴承故障信息以及速度变化信息,实验结果表明：提出的方法可以有效提取出轴承的故障和速度信息。     

基于优化VMD的齿轮箱轴承保持架故障特征提取

针对炼铁厂复杂生产环境,齿轮箱轴承保持架故障特征信息提取困难的问题,提出了一种基于优化变分模态分解参数的故障特征提取方法。首先,采用改进的遗传算法(GA)对变分模态分解(VMD)算法的模态分量个数K与惩罚因子α两个参数进行优化选取,提高分解效果;其次,利用参数优化后的变分模态分解处理信号数据,获得K个模态分量,依据最大相关系数值作为判定模态分量品质指标,选取模态分量中与原信号之间相关系数最大的模态分量作为最佳分量;最后,对最佳分量进行包络谱分析,提取故障特征。通过对仿真故障信号以及采集自某炼铁厂高炉上料传动系统,稳定工况下的齿轮箱轴承保持架故障的现场数据进行分析,二者均成功提取出故障特征信息,验证了该方法的有效性,以及对齿轮箱轴承保持架故障的特征提取具有一定的可靠性。     

基于IFM-VMD与WTD-Hilbert结合的滚动轴承故障诊断

针对变模式分解(VMD)中分解层数K对分解结果准确度影响较大以及轴承振动信号夹杂的噪声极大地影响有用信息提取的问题,提出了一种利用瞬时频率均值(IFM)确定K值并结合小波阈值降噪(WTD)和Hilbert变换对轴承的振动信号进行分析的方法。首先利用瞬时频率均值选择合适的VMD中的K值,然后用VMD方法对含噪声的信号进行自适应分解,根据相关系数原则从分解的分量中选取含有主要故障信息的分量进行小波阈值降噪分析,最后进行Hilbert变换解调出故障特征频率。为验证此方法的可行性,首先通过仿真信号验证了所用降噪方法的可靠性,然后用提出的IFM-VMD与WTD-Hilbert结合的方法对实际轴承故障数据进行分析,该方法故障诊断的准确率达到99%以上,说明该方法可以很好地识别滚动轴承的故障信息。     

基于变分非线性调频模态分解的滚动轴承多故障诊断方法研究

基于变分非线性调频模态分解,提出一种滚动轴承多故障诊断方法。对滚动轴承多故障振动信号分量的瞬时频率和瞬时幅值进行估计;在此基础上,通过最小化信号的带宽实现滚动轴承故障信号的重构。对比所提方法与变分模态分解法,通过实验案例对所提方法进行验证。结果表明：所提方法明显优于变分模态分解方法,即使在强噪声背景下,仍能有效地实现滚动轴承多故障信号的分解与重构,可以有效地诊断滚动轴承多故障。     

基于改进EWT-SVD的轴承故障特征提取

文章针对轴承早期故障特征的提取,提出了基于改进EWT-SVD的算法。首先,改进的经验小波(EWT)提出了模态分解数量确定的思路,自适应地将预处理信号分解到合适数量的模态分量,通过相关度系数验证了分解模态的信号有效性;其次,通过计算各分量的峭度值确定最优的特征提取模态分量,并通过变阈值奇异值分解(SVD)对模态信号进行去噪;最后,通过对重构特征信号进行Hilbert变换包络处理提取振动信号频率特征。实验证明了文章算法的可行性,同时,算法还具有计算速度快、以数据为主要驱动的特点。     

基于同步提取变换与阶比分析的轴承变转速故障诊断

针对基于瞬时频率估计的阶比分析方法中,瞬时频率难以估计的问题,提出一种基于同步提取变换(SET)的阶比分析方法,对轴承的变转速振动信号进行分析。该方法利用SET良好的能量集中特性,提取强噪声环境下轴承振动信号中的瞬时频率,通过对计算瞬时频率的鉴相时标,对时域信号进行等角度采样,从而得到稳态的角域信号。通过分析轴承实验台的变转速振动信号表明,该方法能够有效抑制噪声的干扰,精确地提取出变转速信号的瞬时频率,成功地实现变转速状态下轴承的故障诊断。     

基于SVD和VMD的轴承微弱故障特征提取及分析

针对轴承微弱故障时冲击信号含有大量噪声且难以提取故障特征频率问题,提出了一种基于奇异值分解(SVD)和变分模态分解(VMD)的轴承故障特征提取方法.该方法先对原始信号进行SVD去噪;再对去噪信号进行VMD分解,得到各个本征模态函数(IMF),根据最大中心频率原则和各个本征模态与去噪信号的相关系数差值确定分解个数,通过加...     

谱峭度和Vold-kalman阶比跟踪在风电机组齿轮箱故障诊断中的应用

针对风电机组齿轮箱在时变工况下的振动信号具有非平稳特性,提出一种谱峭度和Vold-kalman阶比跟踪(Vold-Kalman Filter Based Order Tracking,VKF-OT)相结合的故障特征提取方法。以转频和啮合频率作为VKF-OT的提取频率,获得随转速变化的阶比信号,通过阶比信号复包络直接求两种频率分量的幅值、相位,经实验分析这种方法能保留齿轮箱的瞬变信息。而后计算两种频率分量的谱峭度,以最大谱峭度对应的频率带能量与原阶比信号总能量之比作为故障特征,最后采用高斯混合模型对风电机组齿轮箱在不同工况下的150组振动信号进行特征描述,运用最大贝叶斯分类器实现故障识别。故障识别率表明该方法可有效地识别任意时变工况下的齿轮早期局部微弱故障。     

SVD-LESE在滚动轴承微弱故障识别中的应用研究

矿用电机运行过程中环境噪声强且复杂,其滚动轴承的早期故障特征容易被淹没。提出一种有限包络谱熵(LESE)引导的振动信号奇异值分解方法,用于滚动轴承早期故障特征提取。根据待分解信号中频率和奇异值之间的对应关系,将对应同一振动信号成分的奇异分量进行累加作为一个信号子分量进行输出;提出LESE用来解决轴承微弱故障信号经SVD处理后故障敏感信号分量的筛选;最后通过对故障敏感信号分量进行包络谱分析从而确定滚动轴承的故障类型。实验结果表明：上述方法能够实现对轴承早期故障特征提取,有利于及时发现轴承问题,避免设备进一步劣化。     

基于MRSVD与LMD的工业机器人交叉滚子轴承故障特征提取

针对奇异值分解(SVD)优化局部均值分解(LMD)方法提取工业机器人交叉滚子轴承振动信号微弱故障特征分量时出现的模态混淆现象,提出一种基于最大分辨率SVD与LMD的工业机器人交叉滚子轴承故障特征提取方法。以最大奇异值分辨率原则将一维振动信号构造成Hankel矩阵,采用SVD对Hankel矩阵进行分解得到奇异值序列;按照奇异值曲率谱原则及非目标值抑制原则对奇异值序列进行重构,将包含故障突变信息的重构奇异值序列进行SVD逆运算得到重构振动信号;最后利用LMD方法对重构振动信号进行故障特征提取,得到能够表征原始振动信号振动特征的故障特征分量。通过与SVD优化LMD方法对比可知,该方法完整地提取了工业机器人交叉滚子轴承振动信号的微弱故障特征分量,改善了模态混淆现象。     

CYCBD和CEEMDAN相结合的滚动轴承微小故障特征提取

针对强噪声下微小故障信号容易被噪声淹没的问题,提出基于最大二阶循环平稳盲解卷积(CYCBD)和自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)的轴承微小故障诊断方法。根据故障频率公式求出振动信号的故障频率,并根据故障频率设置对应的循环频率集,用CYCBD对原信号进行滤波,使信号中的周期冲击成分更加突出,从而达到提高信噪比的目的;对处理后的信号进行CEEMDAN,得到一系列模态分量,再求各模态分量的峭度值,从中选取峭度值高的即含有较多故障特征的若干分量进行重构;对重构后的信号求其Hilbert包络谱,从中提取故障频率。采用仿真信号与西储大学轴承数据集进行仿真与实验研究,验证所提方法的有效性。     

基于WOA-VMD及综合评价指标的轴承故障诊断北大核心

针对轴承振动信号的冗余信息过多、故障特征提取率较低的问题,提出一种基于鲸鱼算法及综合评价指标优化变分模态分解(VMD)参数的轴承故障特征提取方法。首先构建了一种模糊熵与峭度倒数和的综合评价指标,作为鲸鱼优化算法(WOA)的适应度函数;其次对VMD的相关参数进行寻优;然后使用优化的参数对原始信号进行VMD分解,得到固有模态函数(IMFs),选取模糊熵与峭度倒数和最小的IMF作为目标模态;最后对目标分量进行希尔伯特包络谱分析来提取故障特征。在仿真信号实验和实测数据实验中与传统方法对比,结果表明,鲸鱼算法与综合指标的结合能选取最优VMD分解参数,故障频率提取率较传统方法有所提高。     

机电液系统转速波动分量Vold-Kalman时变滤波提取方法

机电液系统的转速波动信号蕴含着丰富的系统运行状态信息,从该转速波动信号中通常可以观测到多个波动源的耦合现象。针对磁电式转速传感器输出的方波信号中转速波动分量的特征提取问题,提出了基于Vold-Kalman时变滤波的转速波动分量提取方法。首先利用采样点计数测速算法获得变转速泵控液压马达系统的瞬时转速信号;其次,结合短时傅立叶变换和二值细化处理得到的瞬时频率估计曲线作为中心频率,构造了基于转速波动信号特征模型的结构方程和数据方程;最后通过最小二乘滤波和PCG法求解,实现了转速波动分量时域波形的提取。实验结果表明:该方法能有效地提取变转速泵控马达系统中由柱塞马达输出轴转频及减速箱输出轴转频引起的转速波动,为机电液系统的状态监测和运行可靠性分析提供了新方法。     

基于小波包和LCD的滚动轴承故障诊断

针对含噪背景下提取滚动轴承的非平稳非线性信号特征的问题,提出了一种将LCD(局部特征尺度)与小波包相结合的故障诊断方法。对待测信号进行小波包降噪预处理,再利用LCD分解得到ISC分量(内禀尺度分量),进一步根据峭度-相关系数筛选真实ISC分量用以重构获得有效的故障特征信号。最后通过对重构故障信息进行能量算子包络解调,从而得到轴承故障的特征频率。将基于LCD和小波包的时频分析方法引入轴承故障诊断中,实验结果表明该方法能有效地提取机械故障振动信号的特征。     

基于参数优化VMD和MDE的往复压缩机轴承故障诊断方法

针对往复压缩机轴承振动信号的复杂多分量耦合特性,提出了一种基于参数优化VMD和MDE的往复压缩机轴承故障诊断方法。利用遗传算法搜索VMD算法的最佳影响参数组合,确定VMD算法需要设定的带宽参数和分量个数对故障信号分解。计算分解后各BLIMF分量的峭度值,筛选出最佳BLIMF分量并重构故障信号,然后对重构后故障信号进行MDE分析形成故障特征向量,输入到极限学习机中进行分类识别。对往复压缩机轴承故障实测信号进行分析,实验结果表明,该方法可有效提取出往复压缩机轴承故障特征,特征向量具有较好可分性,实现了往复压缩机轴承故障特征的有效识别。     

基于DT-CWT和能量算子解调的滚动轴承故障诊断研究

滚动轴承出现局部损伤时会产生周期性冲击,振动信号往往具有调制特征,为了能够准确、有效地检测出轴承故障,提出了双树复小波和能量算子解调的诊断方法。首先运用双树复小波对采集到的轴承振动信号进行分解,得到若干个不同频带的分量,提取信号中能量集中的高频调制频带进行信号重构。然后采用能量算子的方法对重构信号进行解调。最后对解调得到的瞬时幅值进行频谱分析便能准确提取故障特征频率。通过信号仿真和实验数据处理结果证明了该方法的有效性。     

基于改进CEEMDAN和t-SNE的故障特征提取方法

针对非线性、非稳定振动信号难以提取有效故障特征的问题,提出一种基于改进自适应噪声完备集合经验模态分解（CEEMDAN）和t-分布随机邻域嵌入（t-SNE）算法相结合的故障特征提取方法。利用三次Hermite插值代替三次样条插值构造包络线,提高传统CEEMDAN对非平稳信号的分解精度;利用改进后的CEEMDAN对原始信号分解并通过相关系数筛选出有效固有模态分量（IMF）,提取有效IMF分量的时频特征、奇异值和能量值构建高维混合域特征集;最后,通过t-SNE算法挖掘高维混合域特征信息得到低维敏感特征,并将其输入到支持向量机中进行分类,以分类准确率作为特征提取效果评价指标。在齿轮箱故障模拟实验台进行实验验证,结果表明该方法能够准确地提取故障特征,为故障特征提取提供新思路。     

基于CEEMDAN能量熵和马氏距离的齿轮箱轴承故障诊断方法

针对齿轮箱轴承信号非平稳性及其故障特征难以提取的问题,提出一种自适应白噪声平均总体经验模态分解（CEEMDAN）能量熵和马氏距离相结合的故障诊断方法。首先采用CEEMDAN方法对非平稳的轴承故障信号进行分解,获得若干阶表征信号特性的固有模态函数（IMF）分量;然后计算各IMF分量的自相关函数和相关系数,以滤除信号内的噪声干扰和对故障特征不敏感的IMF分量;最后计算各敏感故障特征分量的能量熵,将其作为特征参数形成状态特征向量,并使用马氏距离判别方法对轴承的工作状态和故障类型进行诊断。通过对实测不同工况以及不同故障程度的齿轮箱轴承信号的分析,证明了所提方法的有效性。     

基于VMD-FHT的风机齿轮箱故障特征提取方法

针对风电机组齿轮箱运行工况复杂、背景噪声大,难以提取其故障特征信息的问题,提出一种基于变分模态分解（VMD）和分数阶希尔伯特变换（FHT）的风电机组齿轮箱故障特征提取方法。利用VMD分解风机齿轮箱各个故障信号,并且定义一种分解品质因数以选取VMD的最优分解层数K;对经最优化VMD分解后的各模态分量进行分数阶Hilbert变换,计算各模态分量的边际谱并进行线性叠加;提取该边际谱的频域特征作为齿轮箱故障信号的特征量。实验结果表明,采用该方法能够准确地提取出风机齿轮箱的故障特征,并获得更优的故障识别效果     

基于同步提取变换的旋转机械振动信号时频分析北大核心

为提升工业现场采集摩擦故障振动信号时频分辨率,采用小波变换、短时傅里叶变换、同步挤压变换和同步提取变换(SET)4种时频分析算法对多分量仿真信号和旋转机械的摩擦故障振动信号进行时频分析,并对同步提取变换算法原理进行详细介绍。通过实验与其他3种算法Renyi熵值进行比较。结果表明:针对多分量仿真信号,利用SET算法可有效去除能量发散现象、混叠和端点效应,与原始多分量仿真信号的真实时频谱一致,在时间分辨率和频率分辨率上均实现了最优;针对现场摩擦故障振动信号,利用SET可以很好地抑制摩擦故障信号中的背景噪声,得到的时频图时频聚焦性较好,同时能量发散情况得到极大改善,在时频图中可以清晰地看出摩擦故障信号对应的频率。