基于自动编码器和SVM的轴承故障诊断方法

支持向量机(support vector machine,SVM)应用于轴承故障诊断前,首先要提取轴承的特征信号.在以往的特征信号提取中,往往是依据已有的知识模型进行特征筛选.随着近年来深度神经网络(deep neural network,DNN)的应用与推广,自动编码器(auto-encoder,AE)在特征提取方面的优势尤为突出.作为一种无监督的学习方式,AE能够基于数据驱动提取信号的特征值,使得特征提取不再依赖于先验知识,从而让整个故障诊断过程更具智能化.本文运用改进的AE、去噪自动编码器(denoising autoencoder,DAE),进行轴承信号特征提取,并用SVM进行故障诊断.最终与基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)能量熵的SVM对比,反映具有无监督学习方式的DAE-SVM在轴承故障诊断方面的优越性,诊断准确率接近100%.     

全矢KPCA和AR模型结合的滚动轴承故障预测方法

由于单一传感器获取的振动信号具有片面性,采用全矢谱信息融合技术对滚动轴承信号进行特征提取,并与KPCA模型和AR时序预测方法相结合进行故障预测。首先,采用全矢谱技术提取实验数据中的特征主振矢;然后,采用KPCA方法对得到的特征主振矢进行融合,消除数据冗余,并建立全矢KPCA监控模型;最后,将测试样本输入全矢KPCA监控模型并输出T2和SPE统计量,将其值作为AR预测模型的输入,预测其变化情况,并根据其预测值超出KPCA监控模型的控制限与否来判断设备是否出现故障。实验结果表明,该方法既能较好地预测出滚动轴承的运行状态,又能进一步追踪故障发展趋势,为及时做好维修措施提供理论依据。     

全矢ITD和KPCA结合的滚动轴承故障诊断

针对在滚动轴承故障检测和诊断中获取的单通道信息不全面、不准确等问题,提出了全矢本征时间尺度分解(ITD)和核主元分析(KPCA)相结合的方法以进行故障检测与诊断。首先采用全矢ITD对正常运行状态下的同源双通道原始样本数据进行信息融合,得到全矢融合后的主振矢数据,并建立KPCA模型,克服了单通道振动信号信息不完整的缺点。然后运用KPCA模型对待测样本数据进行在线监控,当该模型的T2和SPE统计量超过已设定的控制限时,采用全矢Hilbert包络分析提取故障数据的特征频率以进行故障诊断。实验结果表明,该方法既能较好地检测出滚动轴承的运行状态,又能准确有效地诊断故障类型。     

快速谱峭度与全矢谱结合的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承信号的非平稳调制特性以及单通道分析易造成信息遗漏的缺点,提出了一种基于快速谱峭度算法(Fast Kurtogram)和全矢谱技术的故障特征提取方法。首先利用快速谱峭度算法自适应地确定带通滤波器的最佳中心频率与带宽等参数,根据所选参数构建带通滤波器对双通道故障信号进行滤波,以提高其信噪比;然后对滤波后的信号进行全矢信息融合以保证故障信息的全面性;最后对信息融合后的信号进行包络解调分析以获取振动信号的故障特征信息。实验分析结果表明,该方法能有效地提取滚动轴承的故障特征频率,并提高故障诊断的准确性。     

全矢谱和稀疏分解结合的轴承故障特征提取

针对滚动轴承在故障早期特征信号微弱、故障特征提取困难以及单通道分析方法信息利用不充分等问题,提出了一种基于稀疏分解与全矢谱相结合的滚动轴承早期微弱故障特征提取方法。首先,在已构造的冗余字典基础上对滚动轴承同源双通道早期故障信号分别进行稀疏分解,得到各自的稀疏信号;然后,将同源双通道稀疏信号进行全矢信息融合;最后,对融合后的信号进行包络解调分析,以提取出故障特征频率。该方法将全矢谱拓展到早期微弱故障诊断领域,并通过实验验证了其在早期微弱故障特征提取方面的有效性。