无监督对抗迁移学习轴承故障诊断

针对轴承故障诊断中数据标签获取困难、变工况诊断准确率低下、模型诊断泛化能力弱等问题,提出了一种无监督对抗迁移学习轴承故障诊断的方法(MSWDCNN-DA).首先,将源域与目标域的振动信号经过一层大卷积核,提取轴承故障的短时特征;其次,根据不同卷积核获取的感受野不同,通过两个3×1、5×1的卷积核更加全面地获取不同层次的...     

基于粒子群的共振解调滚动轴承故障诊断研究

针对共振解调方法需要事先获得带通滤波器参数的不足,提出了一种基于粒子群的自适应共振解调方法。该方法采用改进粒子群算法,以峭度和故障脉冲能量因子为优化指标,对带通滤波器的中心频率和带宽进行自适应寻优,并采用最优带通滤波器对信号进行滤波分析,提取出信号中的故障特征频率,完成故障诊断。数字信号仿真实验和故障轴承诊断试验结果表明,该方法能够在强背景噪声下有效提取出信号中故障冲击频率,完成故障诊断。     

基于主成分分析的多域特征融合轴承故障诊断

针对复杂工况下难以区分轴承故障状态的问题,提出一种基于主成分分析的多域特征融合轴承故障诊断方法。采集轴承振动加速度信号,提取轴承时域新量纲一化特征、频域幅值谱特征和时频域经验模态分解特征共13维特征用于完整表征轴承状态;利用主成分分析方法对所提取特征融合与降维,降低诊断模型复杂度与数据分析难度;最后,选择合适的卷积神经网络进行分类,通过石化机组故障诊断实验平台进行验证。结果表明：多域融合特征相对于单域特征诊断效果更好,卷积神经网络分类模型相对于其他经典分类模型诊断准确率更高,融合诊断分类方法整体诊断准确率达到86%。     

基于GWO-CMFH和改进ResNet轴承故障诊断

针对不同程度的小分类轴承故障，现有故障诊断方法准确率不高的问题，提出基于GWO-CMFH和改进ResNet的滚动轴承故障诊断方法。对于同一类型不同程度故障，提出基于GWO自适应优化结构元素参数的CMFH滤波方法，增强振动信号的脉冲故障特征并抑制背景噪声；采用连续小波变换将滤波后的信号转换成二维时频图谱；最后，提出基于混合注意力机制改进的残差网络模型，提高轴承故障诊断精度。在西储大学、东南大学及所选轴承数据集上进行验证实验，不同故障程度的小分类诊断准确率分别达到99.73%、98.12%和99.07%,表明所提方法具有很好的抗噪性、鲁棒性，可提高滚动轴承不同故障程度的诊断效果。     

域对抗图卷积注意力变工况故障研究

针对滚动轴承在变工况环境中网络特征提取能力不足的问题,提出了一种域对抗图卷积注意力迁移学习的故障诊断方法(DAGRESL)。首先,通过残差神经网络(residual network, Resnet)提取输入的轴承故障信息特征并通过Simam注意力模块增强Resnet的特征表达能力;其次,利用图生成层学习Resnet的特征数据并挖掘样本结构特征之间的关系来构造实例图;然后,利用图卷积网络(graph convolutional network, GCN)对实例图进行建模;最后,利用域判别器和局部最大平均差异(local maximum mean discrepancy, LMMD)对齐子域和全局域之间的分布并通过标签分类网络完成故障分类。通过在SQI-MFS轴承数据集的实验结果证明了所提出的DAGRESL模型能够精准地区分变工况轴承故障类型,有效解决了滚动轴承在变工况环境中网络特征提取能力不足的问题。     

基于改进的CEEMDAN与关联维数的石化轴承故障特征提取

针对石化机组轴承振动信号难以自动区分的问题,提出一种基于改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)与关联维数的石化轴承故障特征提取方法。选取某故障诊断重点实验室实测的轴承故障数据中4种工况下的轴承振动信号进行测试分析,采用改进的CEEMDAN分解测得的振动信号得到多个模态分量IMF,对得到的高频分量进行叠加求和后求取数据的嵌入维数和延迟时间并进行相空间重构,结合G-P算法求不同嵌入维数下的关联维数进行特征提取。通过极限学习机进行实验,准确率达到92.5%,证明了方法的有效性。     

基于CMCPSO-SVM的轴承微弱故障诊断方法北大核心

针对旋转机械轴承微弱故障振动信号易被强噪声掩盖难以识别的问题,提出一种改进混沌粒子群优化支持向量机的故障诊断方法。将信号通过局部均值分解算法分解处理得到乘积函数(PF)分量,并进行能量归一化处理获得时频域特征集;通过迭代拉普拉斯得分降低时频域特征集的空间维度;以PF分量的排列熵作为混沌粒子群的适应度,并加入交叉和变异新策略,建立一种新的交叉变异混沌粒子群优化方法;利用改进的粒子群算法优化支持向量机的核函数和惩罚因子,并将优化后的分类模型应用于轴承故障诊断。结果表明:该故障分类模型的识别准确率高于其他分类模型。     

基于MCABResnet的二维滚动轴承故障诊断新方法

针对时域信号冗余度大及滚动轴承故障诊断效果和强噪声环境下诊断正确率低和泛化能力差的问题,提出一种新的基于多联合注意力机制和多残差卷积块的多尺度进化故障诊断方法。采用宽、窄核卷积的跃迁块和多联合注意机制对深层卷积进行特征补充,减少特征流失,保证特征图的质量。通过通道和空间注意力权重的分配,为卷积层提供不同的权重参数,进行自适应特征细化。将提出的方法分别在凯斯西储大学轴承数据集和东南大学轴承数据集进行试验验证及分析。结果显示：所提方法的分类正确率超过99.75%,即使在强噪声环境下,分类正确率也超过98.5%;在变工况下,平均分类正确率超过了90%。因此,所提方法具有良好的故障诊断效果、泛化能力和抗噪声性能。     

改进粒子滤波交互多模型算法在机械臂跟踪定位中的应用

针对机械臂末端运动的复杂性以及非线性,提出了一种改进的基于粒子滤波的交互多模型算法。对扩展卡尔曼(Kalman)滤波和粒子滤波进行对比分析,得出粒子滤波在处理非线性问题时具有良好的滤波性能。针对粒子滤波中先验分布与似然函数分布重合度不高的问题,利用粒子群算法进行了改进。将改进的粒子滤波作为滤波器;分析交互多模型算法中存在的对滤波效果影响很大的野值点,运用自适应抗差理论进行改进。经过实验对算法的应用效果进行检验,结果表明：改进的算法能够降低噪声的影响,提高机械臂末端的跟踪定位精度。     

基于LMD近似熵和改进PSO-ELM的轴承故障诊断

针对滚动轴承故障特征提取与故障识别困难的问题,提出局部均值分解(LMD)近似熵和改进粒子群优化的极限学习机(PSO-ELM)结合的滚动轴承故障诊断方法。将不同工况信号用LMD分解为一系列乘积分量,不同工况的信号在不同频带的近似熵值会发生改变,结合相关性系数选出前3个分量,计算近似熵定值作为输入的特征向量。针对PSO早熟收敛的缺点,引入自适应权重法与DE算法对PSO进行改进,将特征值输入到改进PSO-ELM网络模型中,对滚动轴承不同工况进行故障识别与分类。结果表明,基于LMD近似熵和改进粒子群优化的ELM不仅能够识别滚动轴承的故障类型,并且有更高的分类正确率,验证了该方法的可行性。     

基于多特征提取与IPSO＿LSSVM的故障诊断

针对滚动轴承运行过程中故障难以识别的问题,提出一种多特征提取与改进粒子群算法(improved particle swarm optimization,简称IPSO)优化最小二乘支持向量机的诊断方法。首先用小波包变换对振动信号消噪、分解,提取频域特征;然后结合时域特征等参数,用核主元分析法对多维特征空间进行优选和降维,获得典型故障的敏感信号;最后用改进的粒子群优化最小二乘支持向量机的核参数和惩罚因子解决在寻优中陷入边缘局部最优、收敛精度差的问题,提升故障诊断的识别率。实验结果表明:该方法有效提取故障特征,提高了故障识别的准确率和实时性,是一种可靠的轴承故障诊断方法。     

基于参数优化MLOG与SAM的滚动轴承早期故障诊断

针对强背景噪声环境下轴承早期故障特征不易提取问题,提出麻雀搜索算法(SSA)优化改进拉普拉斯高斯滤波器(MLOG)结合频谱调幅(SAM)的早期故障诊断方法。以滤波后信号的峭度最大值为指标,用SSA算法自适应寻找滤波器阶数和标准差的最优参数;用MLOG滤波器对故障信号滤波,去除部分噪声;用SAM方法对滤波后信号的幅值赋予不同的权重进行重构,计算重构信号的平方包络谱,提取故障特征频率。通过仿真信号和不同试验台的真实数据验证,同时对比PSO和GA优化MLOG结果,表明所提SSA-MLOG-SAM方法对滚动轴承早期故障特征提取的有效性和可行性。     

基于小波包能量和层次熵的D-S证据理论的轴承故障诊断技术

针对齿轮箱轴承故障识别率低、故障信号不平稳的问题,提出层次熵与小波包能量多源数据融合轴承故障诊断方法。采用小波包对轴承正常、内圈、外圈、滚动体故障等4种振动信号进行三层小波包分解并重构,计算各频段样本熵（即层次熵）和小波包能量作为故障特征向量集;应用归一化方法对2种特征向量处理后分别建立BP神经网络模型实现轴承不同故障模式的诊断;最后应用D-S证据理论,通过小波包能量和层次熵以及两者融合信息的故障诊断结果比较,表明基于神经网络和D-S证据理论相结合方法用于复杂机械的故障诊断是可行和有效的。     

基于改进贝叶斯分类的电机轴承故障诊断系统研究

针对电机轴承故障诊断模型构建时间长、准确率不高的问题,提出一种基于改进贝叶斯分类的故障诊断方法。首先通过小波包变化、粗糙集及主成分分析方法分别构造原始故障特征集、降维后的故障特征集,再将原始故障特征集和降维后的故障特征集输入到改进贝叶斯分类模型中实现故障诊断,以此为基础设计一套交流发电机轴承故障诊断系统。最后以国内车辆车载电机轴承振动数据为依据,将改进贝叶斯分类方法和神经网络及最小二乘支持向量机方法作对比分析,结果表明：改进贝叶斯分类方法建模时间更短,故障诊断准确率更高。     

基于迭代滤波和最大相关峭度解卷积的滚动轴承故障诊断方法

针对噪声环境下滚动轴承故障特征提取的难题,提出了基于迭代滤波和最大相关峭度解卷积的滚动轴承故障诊断方法。首先对轴承振动信号进行迭代滤波分解,然后通过相关系数和峭度准则筛选出敏感的内禀模态分量,对敏感的内禀模态分量进行最大相关峭度解卷积降噪,最后对降噪的信号进行频谱分析完成轴承故障诊断。对轴承仿真信号和滚动轴承故障振动试验信号进行了分析,结果表明文中方法能有效地应用于滚动轴承故障诊断。     

Envelope函数与Chebyshev滤波的滚动轴承故障诊断

为了更有效的提取变工况下滚动轴承的故障特征,抑制振动信号中由转速或载荷波动引起的趋势项。文章针对变工况条件下的滚动轴承故障诊断,提出了一种基于Envelope函数与包络阶次谱的变工况下滚动轴承故障诊断。在传统的故障诊断方法中,求某一信号包络时用的最多的是希尔伯特变换,但并不是希尔伯特变换适用于所有信号包络的情况。文章运用契比雪夫滤波方法提高信号中的信噪比,为避免转速升降、波动或载荷变化引起的趋势项对测试信号的影响,用Envelope函数计算信号包络。通过仿真数据和实验数据分析表明基于Envelope函数的包络能更有效的计算出变工况下调幅信号中的调制阶次,用切比雪夫波滤波可以使得变工况下信号中故障特征阶次更加明显,更有利于故障识别,为变工况下的机械故障诊断提供参考。     

基于ADASYN和Swin Transformer的滚动轴承故障诊断研究

针对实际工况下,正常样本丰富、故障样本稀缺的类别不平衡情形,导致基于深度学习的故障诊断模型诊断能力较差这一问题,提出一种基于自适应综合采样方法(ADASYN)和Swin Transformer的故障诊断模型。使用自适应综合采样方法,改善数据分布,解决实际工况中故障样本与正常样本类别不平衡问题;使用Swin Transformer网络模型代替CNN网络 ,并使用深度迁移学习方法,使Swin Transformer网络模型掌握判别滚动轴承故障所需的浅层权重,深层权重通过反向传播方法训练获得;之后,将模型用于轴承故障测试,并对其进行调试;最后,将模型用于轴承故障实测,检验其实际工况下的诊断能力。实验结果表明：所提模型具有97%的诊断准确率,能够很好地适用于类别不平衡情形下的滚动轴承故障诊断。     

基于深度迁移学习的矿井通风机轴承故障诊断

针对实际应用中矿井通风机轴承负样本少导致故障诊断率低的问题，提出一种基于深度迁移学习的矿井通风机轴承故障诊断方法。组合卷积神经网络(CNN)与双向门控循环单元(BiGRU),并采用随机森林(RF)分类器替换CNN的Softmax层，构建CNN-BiGRU-RF诊断模型，提取轴承更深层次故障特征以便于故障识别；利用源域数据对模型训练，确定模型结构参数；最后，引入迁移学习将模型迁移至目标域，使用目标域有标签数据微调模型参数，构建目标域诊断模型进行故障分类。实验结果表明：在矿井通风机轴承负样本稀少情况下，所提方法的故障识别平均准确率在94%以上，与其他方法相比，具有更好的诊断精度和泛化能力。     

基于迁移学习的滚动轴承复合故障诊断研究

针对现有故障诊断方法多是面向单一故障进行研究,对于实际工况下的复合故障缺乏相应的诊断方法,提出一种基于有监督学习的ConvNeXt滚动轴承多工况复合故障诊断模型（TConvNeXt）。通过合成少数类过采样技术将滚动轴承数据集重构为平衡数据集,以提高复合故障样本的利用率;利用迁移学习使TConvNeXt网络模型掌握判别滚动轴承复合故障信息所需的部分权重,通过格拉姆角场将一维信号转换为RGB图像输入模型,训练模型剩余权重;最后将训练后的TConvNeXt网络模型用于滚动轴承故障诊断并且利用Grad-CAM方法进行可视化,分析网络诊断错误起因并对网络进行调整;将训练准确率最高的模型用于滚动轴承故障实测,检验其实际工况下的诊断能力。实验结果表明：TConvNeXt网络模型具有高诊断精度,它不仅在混叠故障诊断中表现突出,在单一故障诊断中也具有优势,能够很好地适应多工况下不同故障类型的滚动轴承故障诊断要求。     

变工况下采煤机故障诊断的迁移学习方法

针对采煤机故障诊断过程中有效故障样本不足问题,提出变工况下采煤机故障诊断的迁移学习方法。对原始振动信号作小波变换得到时频图,利用图像增强原理凸显故障的时频特征,并对图像进行归一化后组成故障样本;利用大量不同工况下的现有故障数据组成源域数据,对卷积神经网络进行训练,以初步获取故障诊断模型;将训练后的模型迁移至采煤机故障诊断实验台,以最大均值差异（MMD）作为优化指标,利用实验台中的样本继续训练模型,实现权值微调。结果表明：振动信号经小波变换和图像增强处理后,能有效凸显故障特征;利用实验台小样本微调权值,能有效实现采煤机故障诊断的模型迁移。