同步抽取变换与复小波结构相似性指数的滚动轴承性能退化评估

为更早地检出滚动轴承异常并量化其性能退化程度,该研究提出同步抽取变换与复小波结构相似性(SET-CWSS)指数的滚动轴承性能退化评估新方法。利用同步抽取变换(SET)对当前时刻的振动信号进行时频分析,以获得能量更加集中的时频图,将SET后得到的时频图与刚投入运行时无故障振动信号的SET时频图进行复小波结构相似性(CWSS)评价,得到当前时刻滚动轴承性能退化评估SET-CWSS指数。通过疲劳试验验证及与其他性能退化评估方法对比,结果表明:SET-CWSS指数能有效的刻画出滚动轴承性能退化过程、量化评估其性能退化程度且对滚动轴承早期异常更加敏感。     

基于NAP和RMI的滚动轴承性能退化状态识别与评估

退化状态特征的提取是滚动轴承退化状态识别与评估的关键。干扰属性投影(Nuisance Attribute Projection,NAP)能克服传统方法无法准确提取退化状态特征的不足,但在全寿命阶段上单调性和敏感性差,将排列互相关(Ranking Mutual Information,RMI)用于NAP的优化,从而准确评估轴承退化状态。应用优化正交匹配追踪(Optimized Orthogonal Matching Pursuit,OOMP)对振动信号降噪;将NAP计算的特征向量PE值与参考PE值对比识别轴承退化状态;应用RMI增强PE值对于信号细微变化的敏感性和全寿命阶段的单调性从而准确评估其退化状态。试验验证,滚动轴承性能退化状态识别率高,能高精度、分阶段评估轴承性能退化状态。     

同步抽取变换与复小波结构相似性指数的滚动轴承性能退化评估

为更早地检出滚动轴承异常并量化其性能退化程度,该研究提出同步抽取变换与复小波结构相似性(SET-CWSS)指数的滚动轴承性能退化评估新方法。利用同步抽取变换(SET)对当前时刻的振动信号进行时频分析,以获得能量更加集中的时频图,将SET后得到的时频图与刚投入运行时无故障振动信号的SET时频图进行复小波结构相似性(CWSS)评价,得到当前时刻滚动轴承性能退化评估SET-CWSS指数。通过疲劳试验验证及与其他性能退化评估方法对比,结果表明:SET-CWSS指数能有效的刻画出滚动轴承性能退化过程、量化评估其性能退化程度且对滚动轴承早期异常更加敏感。     

一种基于ILCD融合与多重分形去趋势波动分析的退化特征提取方法

液压泵性能退化过程中,振动信号非线性强,导致退化特征提取困难、表征能力有限,为此,提出一种基于改良型局部特征尺度分解(ILCD)融合与多重分形去趋势波动分析(MF-DFA)的退化特征提取方法。在对信号进行ILCD分解的基础上,通过构建敏感因子从各内禀尺度分量(ISCs)筛选出包含关键故障信息的敏感分量,并依据融合规则实现多通道振动信号的融合处理,以改善重构信号中的特征信息;在此基础上,利用带有加窗分割的MF-DFA方法对融合信号作进一步处理,选取多重分形谱敏感参数作为液压泵性能退化特征向量;利用液压泵实测振动信号,验证了该方法的有效性。     

基于小波包熵和高斯混合模型的轴承性能退化评估

为准确的描述设备性能退化的过程,采用小波包熵(Wavelet packet entropy, WPE)与高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)对轴承性能退化状态进行评估。首先,提取轴承振动信号的小波包熵作为特征向量。接着以轴承正常状态数据的特征向量建立轴承性能的GMM评估基准模型。然后对试验中每一运行状态建立相应的GMM模型,并计算对应状态GMM相对基准模型的偏离程度,判断轴承是否发生退化以及退化程度。试验分析表明,与基于逻辑回归的设备性能退化方法相比,基于小波包熵与高斯混合模型的设备性能退化方法无需设备历史数据,不需要定义退化先验概率,能够较准确的反映轴承在全寿命周期中性能退化的过程。     

基于特征优选和GA-SVM的滚动轴承智能评估方法

针对滚动轴承等旋转机械设备零部件的退化状态识别问题,研究并提出一种基于支持向量机(support vector machine,SVM)的智能评估方法。对于在线持续输出的轴承振动信号,采用时域方法和集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)能量熵提取轴承特征,并基于相关性、单调性和鲁棒性进行特征选择。综合考虑三个指标,计算选择准则,得到最终的退化特征。针对SVM参数选择困难问题,使用遗传算法(genetic algorithm,GA)优化SVM参数,确定参数最优值。定义轴承性能退化指标,用三种不同故障类型的轴承数据训练模型。分别输入不同故障的轴承全寿命周期数据,得到轴承故障的类型和性能退化曲线,确定早期故障点,并对方法进行对比和验证。实验表明,模型故障诊断平均准确率为97.69%,性能退化评估曲线结果准确,早期故障检测能力强。     

基于VMD和SVDD的滚动轴承早期微弱故障检测和性能退化评估研究

针对滚动轴承早期微弱故障检测及故障状态监测问题,提出了一种基于变模态分解(VMD)分解和支持向量数据描述(SVDD)的滚动轴承性能退化评估模型。对振动信号进行VMD分解,选取对性能退化较为敏感的本征模态分量,提取其奇异值,并结合信号的时域特征指标,复杂度指标组成特征向量矩阵作为滚动轴承综合特征指标;并以正常状态下的综合特征指标作为训练样本完成SVDD评估模型的构建,利用滚动轴承全寿命试验数据进行评估模型的验证。实验结果表明,该评估模型可以准确检测到滚动轴承早期微弱故障阶段的发生,同时可以很好的揭示滚动轴承性能退化规律,其评估效果优于模糊C均值聚类(FCM)方法。     

基于PEDCC性能退化指标及MCRNN的滚动轴承寿命状态识别方法

针对滚动轴承退化性能难以评估、寿命状态难以识别的问题,提出一种基于相空间欧式距离相关性(phase Euclidean distance cross-correlation, PEDCC)指标和多通道卷积长短时记忆网络(multichannel convolutional neural long short term memory network, MCRNN)的状态识别方法。首先将正常轴承样本信号进行相空间重构,计算样本内重构后相邻数据之间的欧式距离,并将样本内的所有欧氏距离构成距离向量;然后利用互相关函数计算其余样本距离向量与正常样本距离向量之间的相关性,并将其作为轴承退化指标;最后利用所建立的PEDCC退化指标对轴承状态进行划分,将其输入到MCRNN网络中进行退化状态识别。其中MCRNN网络在不同通道中分别采取了不同卷积核,不同激活函数,以便于提取轴承振动信号的多尺度特征。通过轴承全寿命数据集对所提退化指标及网络模型的实用性进行验证,试验证明所提出的方法能更精确的实现轴承的退化状态识别。     

基于形态非抽样融合与DCT高阶奇异熵的液压泵退化特征提取

针对轴向柱塞式液压泵性能退化中振动信号非线性强、退化特征提取困难等问题,提出基于形态非抽样融合与DCT(Discrete Cosine Transform)高阶奇异熵的退化特征提取方法。在一般框架下提出形态非抽样小波融合方法,通过构建特征能量因子筛选各分解层近似信号,据融合规则实现双通道振动信号融合重构、改善重构信号的特征信息;并利用DCT高阶谱分析法对融合信号进一步处理,通过奇异值分解分别计算Shannon、Tsallis奇异熵作为液压泵性能退化特征向量;用仿真信号及液压泵实测振动信号验证该方法的有效性。     

奇异谱分解联合互信息的主轴轴承故障特征提取研究

奇异谱分解(singular spectrum decomposition, SSD)算法存在当信号信噪比较低时降噪能力较差以及敏感分量个数难以确定的问题。针对上述问题，提出了SSD联合互信息理论(mutual information, MI)的主轴故障特征提取方法。首先，将轴承振动信号经过SSD分解，得到多个奇异谱分量(singular spectral component, SSC);然后分别计算原始信号与SSC之间的互信息，选择最小互信息(minimum mutual information, MinMI)处的分量为最佳分量。由于背景噪声的影响，选取的最佳分量故障特征频率并不明显。因此，基于振动信号特点与互信息理论提出了差分突变互信息(differential mutation mutual information, DMMI)的有效分量保留方法，通过对计算相邻SSC之和之间的MI值，保留突变点内的分量作为敏感信号，在此基础上再依据MinMI原则设计带通滤波器，对敏感信号带通滤波并进行包络解调以提取故障特征频率。通过仿真信号与真实主轴轴承数据分析表明，对信号进行DMMI保留敏感分...     

切丝机轴承时频特性诊断方法研究

目的 为解决切出的烟丝粗细不均、流量不稳定、空穴跑片等问题。针对切丝机在高速旋转的工作状态下,刀辊主轴及各传动部件的轴承更易出现磨损和故障的现象提出解决方案。方法 通过构建实验平台分别采集正常轴承、内圈故障轴承、滚子故障轴承和外圈故障轴承的振动信号,在计算有效值、峰值、绝对均值、脉冲指标、峰值指标、峭度指标6个参数的基础上,提出切丝机轴承故障程度计算新方法。结果 研究表明,当转速为1 772 r/min和1 797 r/min时,时域故障程度、频域故障程度和时频域故障程度3种分析类型的结果保持了高度一致性,即内圈故障程度均大于外圈故障程度,滚子故障程度最小。结论 该方法表明时频特征分析综合了时域特征分析和频域特征分析的优点,能有效提高切丝机故障诊断的效率和准确性,并为其他旋转机械的故障诊断提供参考。     

基于时间-小波能量谱熵的滚动轴承故障诊断研究

针对轴承振动信号中存在周期性冲击这一现象,提出了时间-小波能量谱熵的计算方法,用于滚动轴承的故障诊断。首先构造脉冲小波,采用连续小波变换的方法得到时间域内小波能量谱,再沿时间轴计算能量谱熵,定量描述振动信号沿时间的分布情况,不同故障下轴承的冲击振动随时间变化程度不同,其时间-小波能量谱熵值也就不同。将不同故障轴承信号的时间-小波能量谱熵作为向量特征输入建立支持向量机,实现了对轴承的工作状态和故障类型的判断。实验结果表明,时间-小波能量谱熵可以有效地对滚动轴承进行故障诊断。     

Adaptive Bearing Fault Diagnosis based on Wavelet Packet Decomposition and LMD Permutation Entropy

Bearing fault signal is nonlinear and non-stationary,therefore proposed a fault feature extraction method based on wavelet packet decomposition( WPD) and local mean decomposition( LMD) permutation entropy,which is based on the support vector machine( SVM) as the feature vector pattern recognition device.Firstly,the wavelet packet analysis method is used to denoise the original vibration signal,and the frequency band division and signal reconstruction are carried out according to the characteristic frequency. Then the decomposition of the reconstructed signal is decomposed into a number of product functions( PE) by the local mean decomposition( LMD),and the permutation entropy of the PF component which contains the main fault information is calculated to realize the feature quantization of the PF component. Finally,the entropy feature vector input multi-classification SVM,which is used to determine the type of fault and fault degree of bearing.The experimental results show that the recognition rate of rolling bearing fault diagnosis is 95%. Comparing with other methods,the present this method can effectively extract the features of bearing fault and has a higher recognition accuracy.     

由早期性能标准的指标计算定频房间空调器APF的方法

房间空调器目前同时用两种完全不同的能效指标EER、COP指标以及APF指标来标称空调器能效。为了便于比较不同能效指标标称的空调器性能,需要将传统的EER和COP能效指标转化成APF能效指标。本文给出了一种利用GB7725—1996中EER和COP等性能参数直接计算APF的方法。该方法首先将APF转化为关于"额定制冷量"、"额定制冷功率"、"额定制热量"和"额定制热功率"的函数,然后联立EER、COP和APF的计算式消除中间变量。根据本文开发的公式,房间空调器的APF可以通过制冷和制热的额定能力和能效进行简单四则运算便可得到。     

基于灰色关联度和Teager能量算子的轴承早期故障诊断

滚动轴承的健康状态直接影响着旋转设备的运行状态,为了及早获取滚动轴承状态异常的信息,提出了基于灰色关联度和Teager能量算子(TEO)的滚动轴承早期故障的诊断方法。对滚动轴承运转的振动数据进行等长度分组,计算各组数据与轴承状态良好的第一组数据之间的灰色关联度,根据灰色关联度值的变化趋势,确定早期故障发生的时间段,截取该时段的振动数据进行Teager能量包络谱分析,确定故障类型。分别采用峭度系数、波形因子和均方根等指标与TEO相结合的方法对相同的轴承振动信号进行了分析和故障诊断,将各种方法的早期故障诊断结果与所提方法比较,结果验证了"灰色关联度+TEO"方法在轴承早期故障诊断中的可行性及有效性。     

基于噪声辅助信号特征增强的滚动轴承早期故障诊断

针对滚动轴承振动信号特征提取在滤除干扰噪声的同时会将部分有用信号滤除,造成特征信号丢失的问题,提出了一种基于噪声辅助信号特征增强的滚动轴承早期故障诊断方法。采用广义多尺度排列熵筛选准则筛选振动信号,并通过粒子群优化算法优化Duffing振子系统参数,实现Duffing振子系统、输入信号与噪声间的最优匹配,从而提高随机共振效果,将部分背景噪声能量转移到滚动轴承早期微弱故障信号特征上,实现了早期微弱故障信号特征的增强。将所提方法应用于滚动轴承全寿命状态早期故障诊断,并与基于VMD的自适应形态学方法相比较,结果表明了该方法的有效性和可行性。     

基于频带熵的滚动轴承故障诊断研究

发生早期故障的轴承,由于故障特征频率处的能量比较微弱,易于被噪声淹没。通过对滚动轴承故障原理的研究,讨论了利用共振频率解调故障特征频率对于噪声的抑制能力。为了寻找轴承的共振频率,结合时频分析和信息熵的特点,提出了一种新的频带熵方法。首先利用短时傅里叶变换得到信号的时频分布,再沿时间轴计算各个频率的幅值谱熵,从而得到各个频率成分随时间变化的复杂度指标。利用频带熵对轴承共振频率的检测能力,揭示了频带熵与自适应滤波器参数的关系。与原始包络相比,滤波后的包络信号能有效的从噪声中提取出轴承故障特征频率。最后通过仿真和实验验证了该方法的有效性。     

基于参数优化变分模态分解的滚动轴承故障特征提取方法

在滚动轴承早期故障阶段,代表轴承故障特征的冲击成分容易被较强的背景噪声淹没,针对这一问题提出相关峭度(Correlated Kurtosis,CK)优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)的滚动轴承故障特征提取方法.针对变分模态分解方法参数不确定问题,提出利用以相关峭度为...     

基于可视图图谱幅值熵的滚动轴承故障诊断方法

为了准确有效地提取滚动轴承振动信号的非平稳、非线性故障特征,将复杂网络与图信号处理技术(graph signal processing,GSP)引入机械故障诊断领域,提出了基于可视图图谱幅值熵(graph spectrum amplitude entropy of visibility graph,GSAEvG)的滚动...