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。     

基于改进VMD形态谱和FCM的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承故障信号的非线性特性及不同故障类型信号具有不同形态特征的特点,提出一种基于改进变分模态分解（VMD）形态谱和模糊C均值聚类（FCM）算法相结合的故障诊断方法。采用VMD方法对滚动轴承振动信号进行分解,针对分解过程中关键参数的选取,提出相关参数选择方法,并计算各固有模态函数(IMF)的能量波动系数,以获得对信号特征信息敏感的模态分量进行重构。计算重构信号的形态谱以反映信号的形态特征。通过FCM算法实现滚动轴承工作状态和故障类型的诊断。运用该方法对实测滚动轴承振动信号进行分析,并将所提方法同基于原始振动信号、经验模态分解、总体经验模态分解形态谱的故障特征提取方法进行对比。结果表明：所提方法能够更加有效提取滚动轴承信号的故障特征,实现故障类型的准确诊断。     

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。     

基于改进AFSA的参数优化VMD和ELM的轴承故障诊断

针对滚动轴承早期故障信号微弱、故障特征难以提取,导致故障分类效果差的问题,提出了一种基于改进人工鱼群(AFSA)进行参数优化的变分模态分解(VMD)和多特征向量融合的极限学习机(ELM)的滚动轴承故障诊断方法。首先,将改进后的AFSA对VMD算法的重要参数(分解个数K和惩罚因子α)进行自动寻优,适用度函数采用最小包络谱熵;其次,提取经AFSA-VMD分解后的包络谱熵最小的内蕴模态函数(IMF)分量作为最优分量,通过计算最优IMF分量的均方根值和峰值构造第一层特征值向量,计算最优IMF分量的样本熵、峭度和均方根构造第二层特征值向量;最后,将特征值向量送入极限学习机ELM进行滚动轴承故障的训练分类。试验结果表明本文算法具有良好的故障诊断效果且最终可实现98.25%的分类准确率和93.36%的实际诊断精度。     

基于改进VMD-EWT联合降噪的滚动轴承早期故障检测

针对采集到的滚动轴承早期故障振动信号因故障特征微弱而导致难以检测的问题，提出一种基于改进的变分模态分解(VMD)和经验小波变换(EWT)联合降噪的滚动轴承早期故障检测方法。首先，利用改进包络谱有效边界划分方法(IEPEFP)确定VMD和EWT的分解分量个数，利用改进分解模态数目选择方法(IDMNS)对VMD的主要分量进行叠加从而完成初次降噪；其次，对初次降噪后的信号进行EWT分解，利用IDMNS对主要分量进行叠加进而完成二次降噪；最后，对降噪后的信号进行包络谱分析，从而实现滚动轴承早期故障检测。通过轴承加速寿命试验数据集进行试验验证，结果表明提出方法可有效提取滚动轴承早期微弱故障特征，准确检测轴承早期故障，具有一定的工程参考价值。     

基于优化VMD和MHA-DenseNet的滚动轴承故障诊断北大核心

针对传统特征提取的故障诊断技术不能充分表征振动信号故障特征导致故障识别精度不高的问题,提出一种优化VMD和MHA-DenseNet的滚动轴承故障诊断方法。首先,采用麻雀搜索算法(SSA)对变分模态分解算法(VMD)的相关参数组合进行寻优;其次,采用优化VMD分解滚动轴承故障信号,获得的本征模态函数分量(IMF)作为神经网络输入数据;最后,构建多头注意密集神经网络(MHA-DenseNet)故障诊断模型来有效学习故障数据中的特征信息并完成滚动轴承的准确诊断。实验结果表明,提出的故障诊断方法识别率高达99.03%,相较于对比实验该方法提高了故障诊断的准确率。     

BFA优化VMD参数的轴承故障诊断

针对传统变分模态分析(VMD)在轴承故障诊断中的分解结果主要受分量个数K和惩罚因子α的影响而导致解析力低的问题,提出了细菌觅食算法(BFA)优化VMD参数的滚动轴承故障诊断方法。首先利用细菌觅食算法优化VMD的参数K和α,得到最优参数组合[K,α],再利用优化后的VMD分解故障信号得出不同中心频率的本征模态分量(IMF),最后根据IMF的散布熵值选择最佳的IMF分量进行Teager能量谱分析。实验结果分析表明优化参数后的VMD算法解析力更强。     

基于VMD和Teager能量增强谱的滚动轴承故障诊断方法

针对强噪声干扰下滚动轴承故障特征难以提取的问题,提出一种变分模态分解和Teager能量增强谱的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先通过变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)将非平稳的轴承故障振动信号分解成一系列平稳的窄带分量;然后根据峭度-相关性最大准则挑选包含故障特征信息最丰富的窄带分量作为主分量;最后对选取的主分量进行Teager能量增强谱,提取滚动轴承的故障特征。通过仿真和实例分析的结果表明:该方法能有效地提取出滚动轴承早期故障特征,且能够抑制强烈的噪声干扰和增强故障冲击特征,优于传统包络谱分析和基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和Teager能量谱的方法的分析结果。     

基于EEMD和自相关阈值降噪的滚动轴承故障诊断

为减少噪声对滚动轴承故障特征提取的影响,文章提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和自相关阈值降噪相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先对原始信号进行EEMD分解,然后将得到的各阶IMF分量分别进行自相关阈值降噪,最后重组降噪后的各阶IMF分量并通过包络分析提取故障频率特征进行故障诊断。通过仿真信号和实验数据验证表明,文章所提出的方法能够有效提取各阶IMF分量中的有用信号,有效解决了基于IMF系数选择方法的问题,证明文中提出的方法具有良好的可行性和有效性。     

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...     

滚动轴承VMD能量熵与PNN故障模式识别研究

针对研究振动信号分析识别轴承状态的方法,在实践应用中受到各种噪声的影响很难达到准确识别预期目标的效果,提出了基于VMD能量熵特征与PNN神经网络结合的分类滚动轴承故障状态的方法。首先,通过运用变分模态分解(VMD)的信号预处理方法,实现振动信号的VMD降噪,同时利用集合经验模态分解(EEMD)对仿真信号进行对比两种方法的分解效果;然后,通过VMD能量熵和时域特征组成特征向量。最后,特征向量导入概率神经网络模型中准确识别滚动轴承故障状态。结果表明,该方法能将非平稳振动信号分解有效降噪且抑制模态混叠现象,同时能有效识别故障状态,对于在线监测机床健康状态领域的发展有重大的意义。     

基于VMD与IFWA-SVM的滚动轴承故障诊断研究北大核心

为有效提取非平稳性、复杂性的滚动轴承振动信号特征,提出一种基于变分模态分解、改进烟花算法(IFWA)优化支持向量机(SVM)的滚动轴承故障诊断方法。利用VMD对原始信号进行分解,计算得到各IMF的样本熵,将原始信号的时域特征与其结合组成特征矩阵。为提高故障诊断效率,采用IFWA优化SVM,建立IFWA-SVM模型。使用训练集特征矩阵训练诊断模型,实现滚动轴承的故障诊断。利用实测信号验证该方法,并与粒子群算法优化进行比较。结果表明:利用该方法进行诊断,正确率提高了3.33%、训练时间缩短了21.55 s,验证了该方法的可行性。     

基于CEEMD和WOA_LSSVM滚动轴承声信号故障诊断

针对强背景噪声下滚动轴承故障诊断问题,结合互补集合经验模态分解(CEEMD)与鲸鱼优化算法优化最小二乘支持向量机(WOA_LSSVM)进行滚动轴承的故障诊断研究。首先对声信号进行快速谱峭度分析并进行带通滤波预处理,提取故障冲击成分;其次,利用CEEMD算法将滤波信号进行分解运算,得到一系列模态分量(IMF);再利用相关系数法选取有效IMF分量进行信号重构;再提取重构信号的近似熵、峭度、峰峰值、峰值因子、波形因子作为特征值组成特征向量;最后,将归一化的特征向量输入WOA_LSSVM进行故障类别识别。将该方法用于滚动轴承试验数据,并进行对比试验分析,验证了该方法的有效性,提高了故障诊断的准确率。     

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。     

基于WTD和CEEMD的轴承故障特征提取方法

针对轴承故障信号常混有噪声干扰且故障特征难以准确提取问题,提出一种基于小波阈值去噪(WTD)和互补集合经验模态分解(CEEMD)的轴承故障特征提取方法。采用WTD对原始信号进行降噪预处理;对去噪信号进行CEEMD分解得到一系列本征模态函数(IMF);然后计算各个IMF和去噪信号的互相关系数,通过设定互相关系数阈值筛选有用IMF;最后将有用IMF重构并利用包络谱对重构信号提取故障特征频率。实测信号表明：所提出的方法能降低噪声干扰并有效提取故障特征信息,证明该方法在噪声环境下具有较高的可行性和较强的实用性。     

基于SSD和MPE的滚动轴承故障诊断方法

为了解决滚动轴承故障特征难以提取的问题,提出了一种奇异谱分解(SSD)和多尺度排列熵(MPE)的故障特征提取方法,结合K近邻(KNN)算法识别滚动轴承故障类型。首先对滚动轴承振动信号用SSD进行分解,得到3个奇异谱分量(SSC),根据峭度最大原则选择主分析分量;然后用MPE计算主分析分量的熵值,实现滚动轴承的故障特征进行提取;最后将熵值作为特征向量输入KNN分类器中,完成滚动轴承的状态识别。将该方法应用于实验数据分析,并与VMD和MPE相结合的故障诊断方法做比较,结果证明,该方法能够有效地提取故障特征,实现故障诊断。