基于VMD-WPT和能量算子解调的滚动轴承故障诊断研究

针对滚动轴承早期故障振动信号具有能量小、易受背景噪声干扰,导致故障特征提取困难等问题,提出基于变分模态分解(VMD)和小波包变换(WPT)相结合的方法来提取故障特征。首先将振动信号进行VMD分解,得到若干本征模态分量(IMF);其次,通过峭度准则选取峭度值较大的分量进行重构;最后将重构分量采用WPT方法进行分解,并计算小波包的能量、选取能量集中的频段进行能量算子解调,从而提取故障特征信息。将该方法应用到滚动轴承实测数据中,并与目前最常用的方法 EEMD-WPT对特征信号的提取效果作对比。实验结果表明该方法可以更精确地提取出的故障特征频率,验证了其有效性。     

基于VMD-SVD的单向阀微弱故障诊断方法

针对大型往复式机械高压隔膜泵单向阀振动信号中的微弱故障特征难以提取,且磨损击穿故障、卡阀故障及正常状态振动信号难以识别的问题,提出一种基于变分模态分解和奇异值分解的单向阀微弱故障特征提取及诊断方法。首先对振动信号进行VMD分解,再借助能量百分比和方差贡献率筛选出包含丰富故障信息的模态IMF分量,其次对筛选后的IMF分量构建初始特征矩阵,然后利用SVD对特征矩阵进行分解,得到特征矩阵的奇异值作为表征微弱故障信号的特征向量,最后应用多变量预测模型对单向阀微弱故障进行诊断。工程实验结果表明,该方法能有效地提取出单向阀微弱故障信号特征并能对单向阀状态类型进行有效识别。     

基于EMD和BP网络的轴承故障诊断方法

故障轴承的振动信号是非平稳信号,传统的非平稳信号分析手段存在许多不足;BP网络能够出色地解决传统识别模式难以解决的复杂问题。提出了经验模态分解(EMD)与BP神经网络相结合的滚动轴承故障诊断方法。采用EMD方法对振动信号进行分解,得到组成信号的多个内禀模态分量(IMF),提取重要的IMF分量的能量作为信号的特征量;采用BP网络作为模式分类器,对轴承的故障类型进行分类。经试验数据分析证明,该方法能够准确地对轴承故障进行诊断。     

基于多准则融合的滚动轴承振动信号消噪方法

针对滚动轴承早期微弱故障特征难以提取的问题,提出了基于多准则融合的滚动轴承振动信号消噪方法。该方法采用集合经验模态分解(EEMD)方法对原始振动信号进行分解得到一组IMF分量,计算各阶IMF分量和原始振动信号的相关系数、各阶IMF分量和原始振动信号包络谱的J散度、各阶IMF分量的峭度值;分别根据相关系数准则、J散度准则、峭度准则选取有效IMF分量,将同时保留的IMF分量作为有效分量进行信号重构。实验结果表明,该方法可以有效地提取滚动轴承早期微弱故障信息,能够有效抑制经验模态分解(EMD)中的模态混叠问题,同时削弱低频噪声,突出高频共振成分,具有良好的自适应性。     

基于SVD优化EMD的电梯导靴振动信号故障 特征提取

针对电梯导靴振动信号采用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)难以直接提取早期微弱故障特征的问题,提出基于奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)优化经验模态分解的电梯导靴振动信号故障特征提取方法。该方法首先对原始信号进行SVD分解,通过奇异值贡献率原则来确定相空间重组的最佳Hankel矩阵结构,利用曲率谱原则与奇异值贡献率原则相结合来确定有效奇异值的阶次;筛选出包含主要故障信息的奇异值进行信号重构,得到剔除噪声信号与光滑信号的突变信号;然后对突变信号进行EMD分解,得到信号的本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)分量。最后,对IMF分量作Hilbert变换,求得其Hilbert边际谱,从而获得电梯导靴故障特征频率信息。仿真结果表明该方法有效改善了EMD难以直接提取早期微弱故障特征的问题,更准确地提取了振动信号的故障特征频率,验证了所述方法的有效性。     

基于变分模态分解和混沌麻雀搜索算法优化支持向量机的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承振动信号中的故障特征难以提取的问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)和混沌麻雀搜索算法(CSSA)优化支持向量机(SVM)的故障诊断方法.首先,利用VMD处理滚动轴承信号,提取本征模态分量(IMF)的能量谱和能量熵作为故障特征向量;其次,通过引入改进Tent混沌映射和自适应t分布策略,加入边界探索和警戒解除机制,对麻雀搜索算法(SSA)进行改进;最后,采用CSSA-SVM模型进行滚动轴承故障的识别和诊断.实验结果表明,CSSA-SVM模型能够有效识别滚动轴承的故障类型,拥有更高的诊断精度.     

基于鲸鱼算法优化LSSVM的滚动轴承故障诊断

针对轴承振动信号中的故障特征难以提取的问题,提出一种基于改进的鲸鱼算法优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine, LSSVM)的故障分类方法.首先,利用变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)对原始信号进行分解,使用中心频率法解决VMD中分解参数K值的选取问题;其次,计算每个IMF分量的多尺度排列熵值,提取信号故障特征;再次,针对鲸鱼算法(whale optimization algorithm, WOA)收敛速度慢和精度低的问题,引入冯诺依曼拓扑结构和自适应权重进行改进,可以适当地调整全局搜索能力和局部搜索能力之间的平衡;最后,采用改进后的鲸鱼算法优化LSSVM核函数的参数和惩罚因子,建立滚动轴承故障诊断模型,并利用美国凯斯西储大学提供的轴承数据集进行仿真实验.实验结果表明,所提方法的故障分类性能更好,准确率更高.     

自动扶梯链轮轴承的振动信号特征提取分类方法研究

为了提高自动扶梯链轮轴承故障诊断准确率,针对轴承振动信号特征提取方法的问题,本文使用经验模态对原始信号进行分解,通过包络谱方法选取优化分解后得到多个模态分量中的最优模态分量,引入多角度特征度量提取故障特征值.根据轴承振动信号数据的振动特性建立更趋向于故障特征类别信息的轴承信号特征组,避免了单一度量特征提取绝对化问题.使用模糊C均值聚类算法,让相似特性的样本数据聚类到同一簇区域,有效解决了单一度量分析无法表征出轴承振动信号复杂的内在特性问题.     

矿用带式输送机驱动滚筒轴承振动信号降噪方法

针对现有振动信号降噪方法中经验模态分解存在模态混叠、独立分量分析要求采集的振动信号数不少于源信号数等问题,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和快速独立分量分析(FastICA)的矿用带式输送机驱动滚筒轴承振动信号降噪方法。首先,通过EEMD算法对采集的振动信号进行分解,得到若干不同尺度的包含故障特征频率的本征模态函数(IMF)分量;然后,基于相关系数对IMF分量进行重构,得到特征信号和虚拟噪声信号,将重构的特征信号和虚拟噪声信号组成输入矩阵,并作为FastICA算法的输入;最后,利用FastICA算法实现信号与噪声分离,达到信号降噪的目的。实验结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于EEMD-SE和栈式降噪自编码网络的局部放电模式识别

由于变电站环境复杂,利用传统的特征统计方法不能准确地提取局部放电(PD)信号的特征及对其识别分类.对此,提出一种基于集合经验模态分解(EEMD)和样本熵(SE)的局部放电信号特征提取方法.利用EEMD算法对局部放电信号进行时频分析;计算EEMD分解得到的固有模态函数(IMF)的样本熵,并将其作为特征向量表征不同放电类型;采用栈式降噪自编码网络(SDAE)对放电类型进行分类识别.通过对四类局部放电故障进行特征提取和模式识别,对比实验结果表明,该方法能有效地提取放电信号的特征,并较准确地识别各类放电类型.     

基于变分模态分解与最小熵解卷积的齿轮故障诊断

为了准确地进行齿轮故障诊断,结合变分模态分解和最小熵解卷积,给出了一种新的故障诊断方法。首先,以包含啮合频率的分量的包络峭度最大作为原则,确定变分模态分解的分量个数;然后,将齿轮振动信号运用变分模态分解,得到多个分量;选取包含啮合频率的分量作为敏感分量;接着,应用最小熵解卷积,将敏感分量降噪;最后,应用包络分析技术进行故障诊断。通过齿轮断齿故障振动数据的分析,验证了方法的有效性。     

敏感SVD和EEMD的故障诊断方法研究

在噪声干扰下有效提取振动信号所包含的微弱故障特征,是轴承故障诊断的关键问题,提出了一种基于敏感奇异值分解(SSVD)和总体平均经验模态分解(EEMD)的故障诊断方法.对时域振动信号进行敏感SVD分析,通过敏感因子选择反映故障冲击特征的敏感SVD分量,并利用定位因子定位分量信号所对应奇异值进行振动信号重构,以滤除噪声干扰;对降噪信号进行EEMD,根据峭度准则选取故障信息丰富的敏感固有模态分量(IMF),有效提取局部微弱故障信息;利用Teager-Kaiser能量算子(TKEO)计算故障信息的瞬时能量,并对其进行频谱分析,获取故障特征频率,以识别故障类型.方法应用于轴承故障诊断,实验证明了所提方法的有效性.     

基于变分模态分解改进方法的滚动轴承故障特征提取

针对滚动轴承早期故障振动信号信噪比低、故障特征提取困难的问题,提出了基 于多相关-变分模态分解(MC-VMD)的滚动轴承故障诊断方法。首先对多加速度传感器采集到的 信号进行多相关处理以突出故障信号特征;然后通过VMD 自适应地将信号分解成多个本征模 态分量(IMFs),运用谱峭度法和包络解调对相关峭度较大的分量进行分析;最后通过包络谱识 别出滚动轴承的工作状态和故障类型。将该方法应用到滚动轴承故障实例数据中,实验结果表 明,该方法可有效提取滚动轴承故障特征频率信息。     

轴承早期故障特征提取方法研究

针对滚动轴承早期故障信号被背景噪声淹没、故障特征不明显的问题,提出一种基于小波包分解和互补集合经验模态分解(CEEMD)的轴承早期故障信号特征提取方法.利用Matlab软件对采集到的轴承振动信号进行快速谱峭度分析,根据峭度最大化原则确定带通滤波器的中心频率和带宽,设计带通滤波器;对经过带通滤波器滤波后的信号进行小波包分解和CEEMD分解,根据峭度、相关系数筛选出有效本征模态函数(IMF)分量;利用IMF分量重构小波包信号,对重构小波包信号进行包络谱分析,提取轴承早期故障信号特征频率.该方法通过谱峭度分析降低背景噪声干扰,通过小波包分解增强故障冲击信号,并将CEEMD与小波包分解相结合,解决经典EMD分解存在的模态混叠、无效分量问题.仿真结果表明,相较于传统包络解调算法,重构后信号的背景噪声得到抑制,故障特征分量突出,验证了所提方法的可行性和有效性.     

基于VMD的相控阵超声信号降噪方法研究

针对超声检测在钢板板边和轮对可能存在漏检的问题,采用相控阵超声检测技术对钢板板边裂纹缺陷和轮对孔缺陷进行成像检测;针对钢板和轮对缺陷散射信号信噪比低的问题,提出了一种参数优化的变分模态分解（VMD）算法,避免了人为主观影响,通过选择对应频带的本征模态函数（IMF）分量表征原始信号特征,并通过比较VMD分解后各本征模态函数（IMF）分量与原始信号的信噪比与均方根误差来评价（VMD）算法的效果,最终实现缺陷成像检测。实验结果表明：与原始信号相比,该方法处理后的缺陷信号具有较好的保真度,信噪比与平滑度,均方根误差降低,不易出现模态混叠现象,有良好的分解效果。处理后成像结果更为清晰,缺陷的大小、位置及形状都能够完整展示出来,可以实现孔缺陷和裂纹缺陷的定位检测。     

K值优化的VMD在轴承故障诊断中的应用

由于机械设备实际运行状态下环境噪声的影响,轴承早期非平稳振动信号的故障特征难以有效提取。为此,将K值优化的变分模态分解引入轴承的早期故障诊断方法中。首先利用小波包降噪法对轴承实际振动信号进行降噪;然后利用K值优化的VMD算法,通过合理设置参数K,将降噪信号分解为若干本征模态分量,利用峭度值选取最佳分量;最后提取最佳分量的样本熵和排列熵组成特征向量,利用模糊C聚类识别轴承的故障类型。实验结果表明,该方法避免了信号的过分解,能有效提取振动信号特征,实现轴承的早期故障诊断。     

CEEMDAN在变压器振动信号提取中的应用

有效提取变压器振动信息对于识别变压器运行状态具有重要的现实意义.本文提出一种基于自适应白噪声完整集成经验模态分解(CEEMDAN)的变压器振动信号分析方法.论文首先采用CEEMDAN将原始变压器振动信号分解成有限的固有模态分量(IMF),之后利用相关系数(CC)提取有效的IMF分量.最后,将提取出的有效IMF分量进行信...     

Adaptive diagnosis of DC motors using R-WDCNN classifiers based on VMD-SVD

Traditional fault diagnosis methods of DC (direct current) motors require high expertise and human labor. However, the other disadvantages of these methods are low efficiency and poor accuracy. To address these problems, a new adaptive and intelligent mechanical fault diagnosis method for DC motors based on variational mode decomposition (VMD), singular value decomposition (SVD), and residual deep convolutional neural networks with wide first-layer kernels (R-WDCNN) was proposed. First, the vibration signals of a DC motor were collected by a designed acquisition system. Subsequently, VMD was employed to decompose the raw signals adaptively into several intrinsic mode functions (IMFs). Moreover, the transient frequency means method, which can quickly and accurately obtain the optimal value of K, is proposed. SVD was applied to reduce the dimensionality of the IMF matrix for further feature extraction. Finally, the reconstructed matrix containing the main fault feature information was used to train and test the R-WDCNN. Based on residual learning, identification and classification of four types of vibration signals were achieved, while the R-WDCNN was optimized by the adaptive batch normalization algorithm (AdaBN). The recognition rate and the convergence were improved by this classifier. The results show that the method proposed in this paper has better adaptability and intelligence than other methods, and the R-WDCNN can reach a 94% recognition rate on unknown samples. Therefore, the proposed method is more intelligent and accurate than other methods.