基于VMD混合域特征和SSA-SVM的滚动轴承故障诊断

滚动轴承早期故障信号易受噪声干扰,故障冲击成分难以提取,故障识别困难。为从多角度提取故障轴承振动信号特征参数,利用变分模态分解(VMD)将振动信号分解为若干本征模态分量(IMFs),基于包络熵、相关系数、峭度筛选IMF分量。提取所选IMF的时域和频域特征、信号VMD能量熵及各IMF能量比组成特征向量,从时域、频域和能量角度反映故障信息。使用麻雀搜索算法(SSA)优化SVM参数,确定最优参数,克服参数选择难题。将样本特征向量输入SSA-SVM中进行故障分类,轴承故障实验数据表明：该方法故障识别平均准确率在98.71%以上;与单一域特征相比,该方法对故障类型和损伤程度识别效果更佳。     

基于EEMD的滚动轴承故障特征主元分析和PNN建模

利用滚动轴承各种工作状态下测量得到的声发射信号,建立了一种基于总体平均经验模态分解(EEMD)与概率神经网络(PNN)的滚动轴承故障特征提取和诊断方法。通过EEMD对信号进行自适应时频分解,在不同频段上分析本征模态函数(IMF)分量;计算IMF的能量值并做能量贡献分析,确定主元分量以组成故障特征向量;利用PNN网络实现故障特征向量与故障模式之间的函数映射,进行故障诊断。仿真结果和试验数据的对比证明了提出方法的有效性。     

基于多域空间状态矩阵奇异值与局部保持投影的滚动轴承故障特征提取方法

针对滚动轴承振动信号复杂且难以从中提取有效故障特征的问题,提出了一种总体经验模态分解(EEMD)、奇异值分解(SVD)和局部保持投影(LPP)相结合的故障特征提取方法。首先,对振动信号进行EEMD分解,利用EEMD分解后的固有模态分量(IMF)分别构造时域、频域和时频域空间状态矩阵;其次,利用SVD提炼时域、频域和时频域空间状态矩阵中的故障信息,筛选其中累加百分比大于90%的奇异值组成多域有效奇异值数组,构造多域奇异值特征矩阵;然后,利用LPP约简多域奇异值特征矩阵,提取低维、高区分度的故障特征;最后,利用支持向量机(SVM)对提出的故障特征提取方法进行评估。实验结果证明了该方法提取的故障特征可有效反映滚动轴承的故障状态。     

基于EEMD的ICA算法在轴承-丝杠复合故障诊断中的应用

提出了一种基于EEMD的ICA算法,旨在解决单通道轴承-丝杠复合故障的信号分离。首先通过EEMD分解,将复合信号分解在不同的通道中,得到一系列IMF分量;再计算各IMF的峭度值和相关系数值,选取数值较大的几个IMF分量,与原始信号重新组成一组观测信号,作为ICA的输入,得到一系列IC分量;最后选取含有冲击成分较大的IC分量,进行包络分析,对故障类型进行诊断识别。通过实验成功分离并识别出两种故障类型,证明了该方法的有效性。     

基于EEMD和PSO-SVM的电机气隙偏心故障诊断

针对电机气隙偏心故障如何通过振动信号进行有效诊断、如何选取合适故障特征等系列问题,提出了基于集合经验模态分解(EEMD)的Hilbert时频谱能量特征表达和粒子群参数优化的支持向量机(PSO-SVM)的故障诊断方法。首先对振动信号进行EEMD分解,并通过相关系数法选择有效的IMF分量;其次,对有效的IMF分量提取Hilbert时频谱能量作为特征向量;最后,利用PSO-SVM对提取的特征进行故障的识别。实验结果表明:利用该方法可以对电机偏心故障进行准确诊断。通过与其他传统故障特征在PSO-SVM下进行的比较,验证了Hilbert时频谱能量特征可以获得更高的诊断准确率。     

基于参数优化变分模态分解的滚动轴承微弱故障诊断研究

为了提高变分模态分解(VMD)对滚动轴承微弱故障特征提取的准确性,提出了一种基于参数优化VMD与奇异值分量及其熵相结合的滚动轴承故障诊断方法。该方法通过寻优算法确定VMD的模态数K和二次惩罚因子α;根据余弦-标准差指标提取VMD典型本征模态分量(IMF);计算IMF奇异值及其熵,并利用计算结果分别判断滚动轴承的不同故障状态。结合美国西储大学轴承振动信号数据,实验结果表明:相比经验模态分解奇异值故障诊断方法,基于参数优化VMD奇异值故障诊断方法能更明显地识别滚动轴承的不同故障类型,为区分滚动轴承微弱故障提供了一种可行的诊断思路。     

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。     

EEMD能量熵与优化LS-SVM的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承振动故障信号非平稳、非线性难以有效诊断的问题,提出基于集成经验模式分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)能量熵与优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LS-SVM)的滚动轴承故障诊断方法。首先利用EEMD对滚动轴承的振动故障信号进行分解,得到各阶的内禀模态函数分量(IMF)并计算其能量构造成特征向量矩阵,随后将该特征向量矩阵输入给优化的LS-SVM进行故障模式的分类辨识。通过实验验证了该方法的有效性和可行性,结果表明,基于EEMD能量熵特征与优化LS-SVM的滚动轴承故障诊断方法能够有效的诊断滚动轴承的实际运行工况。     

基于改进EEMD和香农熵的铣刀磨损状态监测研究

为了分析铣削加工中复杂的声发射信号和克服EMD方法的模态混叠缺陷,在原始集合经验模态分解(EEMD)的基础上,提出一种改进的EEMD方法应用于铣刀磨损的状态监测。通过引入白噪声准则和中值滤波优化EEMD的算法,并基于香农熵从分解得到的IMF分量中提取有效分量,剔除虚假分量。最后将有效IMF分量的能量作为特征向量输入支持向量机(SVM)分类器来识别铣刀的磨损状态。经过在立式铣削加工中心上进行实验,结果表明此方法在识别铣刀磨损状态方面具有更高的准确性。     

基于EEMD-FSK的滚动轴承故障诊断

为了解决轴承故障特征提取中经验模态分解(EMD)出现的模态混叠现象,提出一种集合经验模态分解(EEMD)、快速谱峭度选频和共振解调技术相结合的滚动轴承故障诊断方法。对原始振动信号进行EEMD处理,分解为多个本征模态函数(IMF);将符合峭度准则的IMF分量筛选出来,对其进行信号重构,对重构信号进行快速谱峭度计算得出快速谱峭度图,从图中选出最优频带中心和带宽,确定FIR带通滤波器设计参数;最后通过共振解调技术对滤波信号进行包络分析,得出包络谱确定滚动轴承故障特征信息。通过滚动轴承实验分析,验证了此方法的可行性。     

基于EEMD与CPSO-ELM的车削机床刀具磨损故障检测与识别

鉴于数控车床刀具在机械加工系统中占有重要的地位,故数控车床刀具磨损故障的在线检测与识别具有重要意义。以华中数控车床为研究对象,提出了以平均经验模态分解(EEMD)、混沌粒子群(CPSO)以及核极限学习机(ELM)等方法对车床刀具磨损故障进行诊断。介绍了EEMD、CPSO以及ELM的基本原理和过程;对采集得到的刀具磨损信号进行前期预处理,经EEMD分解后得到IMF分量,以峭度、峰值、均方根值作为一种选取标准,选择包含较多故障信息的几个IMF进行信号重组并计算;将计算结果组成特征向量输入CPSO-ELM、SVM以及BP神经网络等分类器进行故障识别和对比。实验结果表明:对比传统的BP神经网络和SVM分类器,CPSO-ELM分类器具有快速、精确、有效的识别特性,能够有效检测和识别刀具磨损故障。     

基于多特征提取和LSSVM的轴承故障诊断

针对故障滚动轴承的振动信号具有非线性、非平稳的特点,提出一种基于时域指标、小波包能量和最小二乘支持向量机(LSSVM)的轴承故障诊断方法。分别对滚动轴承的原始信号进行时域分析计算和小波包分解,并提取状态差异较明显的时域指标和小波包分解后能量差异较大的小波包能量作为故障特征向量;将含有多个特征向量的数据样本分为训练样本和测试样本并进行归一化处理;训练样本作为LSSVM的输入来对该模型进行训练,通过训练好的LSSVM模型对测试样本进行分类和诊断。实验结果表明:采用该方法,轴承状态总体识别率为97.5%。     

基于DPSO-BP的机械转子故障诊断北大核心

信号特征提取的方式直接影响故障诊断的结果,因此提出一种新的特征向量组合方式从而进行有效故障模式识别,以从原始信号中提取出能够最大程度地表征其所包含信息的信号特征。将经过经验模态分解后得到原始信号的有效IMF分量的能量以及信号的能量熵相结合作为特征向量。由于机械转子故障诊断缺失情况时有发生,提出采用DPSO算法优化BP神经网络的方法。该方法主要通过优化神经网络的初始权值和阈值的方式对BP神经网络进行改进。结果表明:与传统的BP神经网络模型相比,改进后的BP神经网络模型迭代次数大幅度减少,训练时长也相应缩短,模型的训练精度以及故障诊断的正确率也得到提高。     

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。     

基于改进滤波及峭度原则EEMD的转子故障特征识别方法

针对转子运转时的振动冲击和噪声较大从而容易掩盖振动信号中的故障特征的问题,提出了一种基于小波阈值去噪的EEMD故障特征识别方法。采用改进后小波阈值滤波方法对振动信号进行降噪预处理,对处理结果进行集合经验模态分解(EEMD),再依据峭度原则筛选分解得到的本征模态函数(IMF)。分析重构信号的频谱特征以识别故障。结果表明,该方法有效提高了信噪比且能提取到转子故障特征。     

基于CEEMDAN和RCMDE的往复压缩机轴承故障诊断方法

针对往复压缩机振动加速度信号的非线性、非平稳等特性,提出一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)和精细复合多尺度散布熵(RCMDE)的往复压缩机轴承故障特征提取方法。采用CEEMDAN方法对信号进行分解时,通过不同的参数组合,可得到不同的IMF分量;计算不同参数条件下重构后的信号的峭度值,选用峭度值最大的一组参数重新对信号进行CEEMDAN分解,并进行信号重构。对重构后的信号进行RCMDE分析,提取故障特征向量,并利用支持向量机(SVM)进行分类识别。将优选参数的CEEMDAN分解方法和原CEEMDAN分解方法进行对比,结果表明:优选参数的CEEMDAN分解方法能更好地提取往复压缩机周期冲击性信号,有利于提高故障诊断的精确度。