自适应MCKD和CEEMDAN的滚动轴承微弱故障特征提取

针对滚动轴承振动信号受强噪声干扰,难以提取其微弱故障特征的问题,提出了自适应最大相关峭度解卷积(MCKD)和自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)的故障特征提取方法。由于MCKD方法的滤波效果受滤波器长度参数的影响,故采用变步长网格搜索法对滤波器长度进行寻优,自适应地实现MCKD降噪。首先以特征能量比(FER)作为目标函数利用变步长网格搜索法寻找最优滤波器长度,通过自适应MCKD算法对振动信号进行降噪;然后采用CEEMDAN方法分解降噪信号,并根据峭度准则选取故障信息丰富的敏感固有模态分量(IMF)进行信号重构;最后利用包络谱对重构信号进行分析,提取故障特征信息。经仿真与实验分析,该方法能够有效地提取出滚动轴承的微弱故障特征信息。     

自适应最大相关峭度解卷积方法及其在轴承早期故障诊断中的应用

滚动轴承处于早期故障阶段时,特征信号微弱,并且受环境噪声影响严重,因此故障特征提取困难。针对这一问题,提出了基于自适应最大相关峭度解卷积的滚动轴承早期故障诊断方法。利用粒子群算法优良的寻优特性,并行搜寻最大相关峭度解卷积算法的影响参数,自适应地实现最佳的解卷积效果。故障信号通过影响参数优化的最大相关峭度解卷积算法处理后,冲击特性会得到增强,对解卷积信号做进一步包络解调分析,通过分析包络谱中幅值突出的频率成分可最终判定故障类型。仿真和实测信号分析结果表明,该方法可有效提取滚动轴承早期故障微弱特征频率信息。     

基于 QH-ITD 和 AMCKD 的滚动轴承故障诊断研究

由于滚动轴承早期微弱故障易受噪声影响导致难以对故障进行诊断。针对原固有时间尺度(ITD)和三次样条插值改进ITD算法的不足以及最大相关峭度解卷积(MCKD)算法的滤波器长度参数选取困难的问题,提出基于四次Hermite插值改进的ITD(QH-ITD)算法和利用变步长网络搜索参数寻优改进MCKD(AMCKD)算法。该方法首先利用QH-ITD算法对原滚动轴承故障信号进行分解运算,然后利用峭度指标和互相关系数筛选相应的分量信号进行重构,再利用AMCKD算法中对重构信号进行降噪处理,最后利用Teager-Kaiser能量算子进行解调处理,提取出故障特征信息并判断故障类型。通过人工模拟的滚动轴承损伤故障诊断实验和全寿命周期的轴承早期微弱故障诊断实验,验证了所提方法可以有效地对滚动轴承的早期微弱故障进行诊断识别。     

参数自适应SMHD滚动轴承IAS信号特征提取方法

针对编码器瞬时角速度(IAS)信号中滚动轴承故障特征提取困难的问题,结合稀疏最大谐波噪声比解卷积(SMHD)算法可在没有先验周期情况下提取信号中周期性脉冲故障分量的优势提出一种参数自适应SMHD滚动轴承IAS信号特征提取方法。首先,利用向前差分法估计IAS信号;然后,利用故障特征(FC)作为自适应选取SMHD优化滤波器长度的评判指标,实现SMHD滤波器长度的自适应确定;再将优化选取的滤波器长度代入SMHD算法对IAS信号进行增强。最后,通过包络分析揭示滚动轴承故障特征。通过对仿真和实测数据进行分析,验证了所提方法的有效性。     

自适应VMD联合MOMEDA的滚动轴承故障提取

针对强背景噪声下滚动轴承微弱故障特征提取问题,提出了一种基于参数自适应优化变分模态分解(VMD)与多点最优最小熵解卷积(MOMEDA)相结合的轴承故障特征提取方法。首先对滚动轴承时域振动信号进行VMD分解,然后基于自相关函数脉冲谐波噪声比指标(AIHN)最大化原则进行挑选得到最佳模态分量(BIMF)并对其进行MOMEDA滤波,包络解调后得到故障特征频率,最后将本文所提方法体应用于数值仿真信号上可以明显观察到故障特征频率131.1Hz,应用于实际轴承故障信号可以有效识别轴承故障特征频率294.5Hz,与原始包络谱提取的311Hz以及MCKD提取的320Hz相比更加接近理论故障特征频率294Hz。     

基于MCKD-EMD的风电机组轴承早期故障诊断方法

风电机组轴承处于早期故障阶段时,特征信号往往比较微弱,并且受环境噪声及信号衰减的影响严重,因此轴承早期故障特征一直难以提取。经验模态分解(EMD)在轴承的故障特征提取中已经得到了广泛的应用,但其在强背景噪声干扰下对轴承早期故障特征的提取具有一定的局限性。针对这一问题,考虑到最大相关峭度解卷积(MCKD)算法可凸显出轴承振动信号中被噪声所掩盖的故障冲击脉冲,非常适用于轴承早期故障信号的降噪处理,因此将MCKD与EMD相结合用于轴承早期故障诊断。用MCKD对强噪声轴承信号进行降噪,然后对降噪后的信号进行EMD,选取敏感本征模态函数(IMF)并计算其包络谱,通过分析包络谱中幅值凸出的频率成分判断故障类型。仿真和试验分析结果验证了所提方法的有效性和准确性。     

基于改进卷积神经网络的风电轴承故障诊断策略

针对风电机组滚动轴承故障特征微弱、提取困难、诊断效率低下等问题,提出一种基于改进卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)的故障诊断算法。改进CNN模型结构,在全连接层前增加新的卷积层,挖掘信号的深层特征以提高模型的泛化能力。对卷积层数据进行批归一化处理,采用带有动量的随机梯度下降训练算法来加速训练速度。详细介绍了改进CNN的工作原理,给出了采用改进CNN进行故障诊断的流程。最后利用凯斯西储大学滚动轴承数据库的数据进行验证。证明该方法不需要预先提取信号的故障特征,可直接实现对轴承的故障特征提取以及故障识别,诊断率高。     

基于CEEMD和FastICA的滚动轴承故障诊断研究

由于滚动轴承振动信号易受噪声干扰的影响、故障特征提取较为困难。为此,提出了一种基于互补集合经验模态分解(CEEMD)和快速独立分量分析(Fast ICA)的轴承故障特征提取方法。该方法首先利用CEEMD算法将原故障振动信号进行分解运算,得到一系列模态分量(IMF);然后依据峭度准则选取一些模态分量来完成观测信号的重构,剩余其他的模态分量完成虚拟噪声通道信号的重构;再利用Fast ICA方法对重构信号进行降噪;引入Teager能量算子(TKEO)对降噪后的信号进行解调处理;最后对解调后的信号进行快速傅里叶变换(FFT)运算,分析变换后信号的频谱特征,提取出原信号的故障特征频率。将该方法应用到滚动轴承故障实际数据中,实验结果表明,该方法可以有效提取出滚动轴承故障的基频和倍频特征信息。     

基于谱相干滤波冲击增强的轴承故障诊断

针对优化特征改进包络谱(IESFO)存在早期故障弱特征提取能力较弱和对频率分辨率要求较高的不足,提出了基于谱相干滤波冲击增强的轴承故障特征提取方法。首先使用IESFO算法选取优化解调频带并进行带通滤波;然后对滤波后信号使用多点优化最小熵反褶积(MOMEDA)算法增强信号中轴承故障产生的冲击;最后进行包络分析。基于实测信号的研究结果表明,和现有方法相比,本方法在轴承性能退化过程中可以提前提取到轴承早期故障信息,且可用于提取滚动轴承复合故障信息。     

基于改进VMD-MCKD和深度残差网络的风机齿轮箱故障诊断

行星齿轮箱是风电机组传动系统中的重要部件,其运行工况复杂,背景噪声大,导致齿轮早期故障信号微弱且极易受背景噪声的影响。针对风电机组齿轮箱早期故障特征难以有效提取,齿轮故障难以识别的问题,提出一种风机齿轮箱故障诊断方法。首先,通过变分模态分解算法（variational mode decomposition,VMD）分解风机齿轮箱原始振动信号,获得振动信号故障的最优模态分量;接着,利用最大相关峭度解卷积算法（maximum correlated kurtosis decnvolution,MCKD）通过解卷积重构最优模态分量,削弱背景噪声增强故障冲击成分,获得故障特征;同时利用麻雀搜索算法（sparrow search algorithm,SSA）优化惩罚因子α、模态分解个数K、滤波器阶数L和反褶积周期T等参数,提升振动信号故障特征提取的准确度;最后,构建基于深度残差网络（deep residual network,ResNet）的齿轮箱故障诊断模型,建立齿轮箱故障特征与类别的非线性映射关系,实现风机齿轮箱故障分类识别。实验结果表明,所提风机齿轮箱故障诊断方法的准确率达到97.48%,相...     

基于VMD与快速谱峭度的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障信号易受环境噪声干扰,故障特征信息获取相对困难的问题,提出了基于变分模态分解(VMD)与快速谱峭度的滚动轴承故障特征提取方法.首先将轴承信号分解为若干个固有模态分量(IMF),然后利用最大相关峭度解卷积算法对各阶模态分量进行计算,选取相关峭度值相对较大的几个IMF分量作为故障信息最突出的研究对象,并对其...     

一种滚动轴承故障状态诊断方法

针对滚动轴承故障受噪声污染大，故障特征不明显，导致的故障诊断困难问题，提出了一种新的滚动轴承故障诊断方法。首先利用基尼指数对滚动轴承进行健康状态评估，并对状态异常的振动信号采用最优参数最大相关峭度解卷积进行降噪预处理以突出冲击成分，计算预处理信号的层次熵组成特征矩阵，最后采用布谷鸟算法优化支持向量机相关参数，并完成滚动轴承故障状态的智能诊断。通过实验分析验证了所提方法的可行性，且具有较高的准确率。     

基于动态PSO-MCKD-HHT的滚动轴承故障诊断方法研究与应用

滚动轴承作为牵引电机的重要部件之一,其故障诊断的准确性对保证牵引电机的正常运转具有重要的意义。为提高轴承故障诊断的准确性及有效性,选用最大相关峭度解卷积(MCKD)结合希尔伯特-黄变换（HHT）的方法进行诊断。针对MCKD算法受移位数（M）,滤波器阶数（L）和冲击信号周期（T）特别依赖于经验的选择,选用动态粒子群算法对其进行优化,以降低噪声信号干扰,突出由故障激发的脉冲信号。再利用HHT算法得到信号包络谱,可以更好的识别不同故障类型。将VS与MATLAB相结合,可实现诊断算法应用到高级开发语言环境下。利用CWRU轴承数据集对算法进行验证,验证结果表明,该方法能够有效增强故障特征,得到轴承内圈故障频率为162Hz,轴承内圈故障频率为108Hz,可准确识别轴承的故障类型。     

基于复局部均值分解和复信号包络谱的滚动轴承故障诊断方法

提出了一种基于复局部均值分解(CLMD)和复信号包络谱(CSES)的滚动轴承故障诊断新方法。首先通过互相垂直安装的加速度传感器采集2个方向的振动信号,并将其组成一个复数信号;然后利用CLMD对二元复数信号进行自适应分解,将分解得到的复数信号的实部和虚部包络信号组成一个复包络信号,根据复傅里叶变换具有幅值增强和综合频率特性,直接对复包络信号进行复傅里叶变换,提取的故障特征频率更为清晰。通过滚动轴承不同位置的外圈故障实验,证明了所提方法能够实现故障特征增强,可用于诊断滚动轴承微弱故障和复合故障。     

基于单传感器快速独立分量分析电弧故障检测的研究

为了准确识别电弧故障特征信号,提出在单个传感器的情况下运用FastICA算法。通过对不同负载分离后的噪声信号进行高阶累积量分析,发现故障电弧发生时,电路中的噪声信号的三阶累积量发生明显的负偏移状态,相比负载正常工作时电路中的噪声信号为近似白噪声,其三阶累积量近似为0。大量试验表明,通过检测电路中噪声信号的三阶累积量变化可以有效识别电弧故障。