基于自适应变分模态分解及多重分形谱的风力机轴承故障分析

风力机齿轮箱轴承故障信号具有典型非线性及非平稳特性,采用自适应变分模态法对4种状态下振动信号进行分解,提出基于分形盒维数-峭度阈值法(Adaptived Variational Mode Decomposition,AVMD)对处理所得分量进行筛选,选取富含故障信息的分量进行信号重构,采用多重分形去趋势波分析方法,分析重构信号的分形特征并识别其工作状态,结果表明:基于多重分形去趋势波分析法对非稳定轴承可进行有效地故障识别;轴承振动信号具有典型分形特征,在不同时间尺度下,标度指数、广义Hurst指数与多重分形谱均可反应轴承工作状态;3种多重分形谱参数对故障类型敏感度不同,谱函数最大值对应的奇异指数对内圈故障较为敏感,峰值占比对外圈故障较为敏感,分形谱宽对滚珠故障较为敏感。     

基于VMD和卷积深度信念网络的风电机组行星齿轮箱故障检测

针对传统的故障诊断方法面对风力发电机组行星齿轮箱振动信号时处理范围有限的问题,提出了一种基于VMD和卷积深度信念网络相结合的智能诊断方法,首先利用VMD对原始信号进行分解,基于峭度准则提取出冲击含量较大的本征模态函数,将特征信息明显的分量融合在一起组成多通道的输入,然后利用卷积深度信念网络进行特征提取,最后将特征输入到...     

基于IVMD-MCKD的滚动轴承故障诊断研究

针对强噪声环境下滚动轴承微弱信号易被淹没,其识别缺乏数学理论基础的问题,基于分形理论提出一种改进变分模态分解(Improved Variational Mode Decomposition, IVMD)与最大相关峭度解卷积(Maximum correlated kurtosis deconvolution, MCKD)相结合的轴承早期故障识别方法。采用灰狼算法(Grey Wolf Optimizer, GWO)优化VMD参数,分形筛选最优分量,MCKD算法突显信号中的冲击成分,对其进行包络谱分析实现故障诊断。与其它方法相比,IVMD-MCKD方法可较好突显故障特征频率及其倍频,实现滚动轴承早期微弱故障诊断。     

基于变分模态分解与卷积神经网络的轴承故障诊断

为解决滚动轴承在变载荷、大噪声背景下故障诊断困难及所建立智能模型泛化能力不足的问题,基于变分模态分解算法(Variational Mode Decomposition,VMD)及卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)技术提出VMD-CNN故障诊断模型.以标准轴承实验数据为研究对...     

基于自适应变分模态分解的滚动轴承故障特征提取方法研究

针对滚动轴承微弱故障特征易被噪声和强故障成分淹没导致漏诊或误诊问题,基于互信息与信息熵构建多目标适应度函数,形成面向故障诊断的自适应变分模态分解算法(Diagnosis Oriented Adaptive Variational Mode Decomposition,DOA-VMD),有效提取信息以传达故障特征且不产生异常模态干扰;并采用NSGA-Ⅱ算法对多 目标适应度函数搜寻最优Pareto解集;然后考虑峭度是反应冲突的有效指标,以最大峭度值为目标,筛选解集中最优结果实现DOA-VMD参数的确定和特征提取;基于齿轮箱轴承内圈损伤数据验证提出方法的可靠性.结果表明:DOA-VMD可剔除含噪分量并保留具有最显著冲击信号的特征,且该特征较传统VMD方法更能凸显故障特征频率.     

基于改进变分模态分解与支持向量机的风力机轴承故障诊断

为研究风力机齿轮箱轴承振动信号非线性及故障诊断问题,采用改进变分模态分解方法对四种状态轴承振动信号进行处理,提出无量纲参数多重分形谱值因子,联合峭度值对分解所得模态分量进行选取,剔除无效信息分量并进行信号重组,采用分形维数研究重组信号的分形特征,并通过支持向量机进行模式识别。结果表明：基于样本熵优化的改进变分模态分解方法可获得高质量的模态信息;通过多重分形谱值因子及峭度选取并重组的信号具有良好的振动特性,其分形维数可通过信号非线性程度定量区分轴承工作状态;采用支持向量机对不同轴承工作状态的重组信号进行分类,结果具有较高的准确度。     

基于VMD-PE-MulitiBiLSTM的超短期风电功率预测

为减少超短期风电功率预测的误差,提出基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)-排列熵(permutation entropy,PE)和多层双向长短时记忆(multilayer bidirectional long short-term memory, MultiBiLSTM)组合的超短期风电功率预测模型。首先,利用VMD分解算法将历史风电功率序列分解成若干个子模态分量,根据计算的PE值重构分解的子模态风电分量;然后,使用特征注意力(feature attention,FA)机制和深度残差级联网络(deep residual cascade network,DRCnet)构建MulitiBiLSTM预测模型,预测重构后的子序列;最后,重构子序列预测值,得到最终风电功率预测结果。使用贵州某风场的数据集对所提出的方法进行验证,并和其他预测模型进行对比。结果表明,使用VMD-PE-MultiBiLSTM模型能显著降低风电功率预测误差。     

基于阶比跟踪与VMD的瞬变工况发动机故障特征提取

针对发动机加速过程振动信号的非平稳性和存在强背景噪声的特点,提出阶比跟踪与变分模态分解(VMD)相结合的方法。对于柴油机曲轴轴承故障和汽油机连杆轴承模拟试验振动信号,利用阶比跟踪技术将时域上的非平稳信号转化为角域上的伪平稳信号,利用VMD对重采样信号进行分解,选择包含故障信息的模态分量,计算其阶比、转速、功率谱所构成的三维阶比谱阵,提取故障特征。仿真分析和故障模拟试验验证了该方法的有效性。     

基于AVMD和WDK的风电齿轮箱轴承复合故障诊断方法研究

针对强背景噪声下轴承微弱复合故障特征提取困难的问题,提出一种基于自适应变分模态分解（AVMD）和优化的Wasserstein距离指标（WDK）的风电齿轮箱轴承复合故障诊断方法。首先,引入自适应学习粒子群优化算法（ALPSO）,以平均包络熵作为ALPSO的适应度函数来搜索变分模态分解的最佳影响参数,从而构造AVMD;其次,结合Wasserstein距离（WD）和峭度优点,提出WDK指标筛选有效模态分量,并对筛选的有效模态分量进行重构;然后,通过对重构信号进行包络谱分析实现轴承复合故障的诊断;最后,将所提AVMD-WDK方法应用于某风场2 MW风电齿轮箱轴承振动信号的故障诊断。结果表明,该方法能有效提取轴承的微弱故障特征,实现轴承复合故障的精确诊断。     

基于AVMD和CNN的并网型微网线路故障诊断

为提高微网三相线路故障诊断精度,提出基于自适应变分模态分解(adaptive variational mode decomposition,AVMD)和卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的微网线路故障诊断分类方法。首先建立包含风、光、水系统的微网径向结构模型;采用AVMD将原始故障信号分解得到多个模态分量,其中变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的参数采用天鹰优化(aquila optimizer,AO)算法进行优化;诸多模态中只有少数模态保留了故障信号的信息,利用有效加权峰态相关(effective weighted peak relevance,EWPR)指数对模态分量进行选择,选取最能保留故障信息的3个模态作为敏感模态;剔除噪声和其他无关模态的影响,使用CNN对微网的线路故障进行诊断分类。生成110组故障数据用于训练和验证神经网络,结果表明22组验证数据集中共有21组数据分类正确,此研究方法对故障的诊断精度达到了95.46%。     

风力机齿轮箱振动信号分解方法研究

基于风力机齿轮箱振动信号显著的非线性及非平稳性,分别采用集合经验模态分解(EEMD)、固有时间尺度分解(ITD)和经验小波变换(EWT)分解方法对齿轮箱振动信号进行处理,求取各分解方法分量信息熵并构成特征向量,然后作为支持向量机(SVM)模型的输入进行故障识别及分类。结果表明:EWT能较好地提取振动信号中的冲击成分;ITD在3种分解方法中诊断准确率最高且最稳定,最利于风力机齿轮箱故障诊断。     

基于改进变分模态分解与流形学习的滚动轴承故障诊断

滚动轴承早期损伤信号特征量缺失且易被环境噪声掩盖,根据分形理论,结合灰狼优化算法(GWO)提出改进变分模态分解方法(Improved Variational Mode Decomposition, IVMD),求解各模态多种非线性特征量,并采用随机近邻嵌入理论(t-distributed Stochastic Neighbor Embedding, t-SNE)进行降维分类,以实现无监督故障诊断。基于轴承损伤实验数据,验证所提方法的可靠性。结果表明：采用IVMD所获模态与多种非线性值构建的特征矩阵更具代表性,可诊断轴承微弱故障;与现有方法相比,所提方法聚类表现更清晰,分类准确率更高,且具有良好的鲁棒性。     

基于变分模态分解与优化支持向量机的滚动轴承故障诊断

基于经验模态分解(EMD)算法的递归特性提出优化变分模态分解(VMD)算法,结合能量熵方法构建多模态特征矩阵,通过鲸鱼算法优化的支持向量机技术(OSVM)实现轴承的故障诊断,并验证所提算法的有效性。结果表明:基于VMD算法和能量熵构建的多模态特征矩阵对故障的区分度优于EMD算法和能量熵方法;与现有方法相比,所提VMD-OSVM算法在变负载和噪声环境下的诊断准确率分别高出13.8%与30%,体现了该算法良好的鲁棒性和泛化性能;在相同计算资源下,所提VMD-OSVM算法的运行时间更短,效率更高。     

基于VMD和改进DenseNet的滚动轴承故障诊断

针对传统故障诊断方法抗噪性能差,对振动信号中的故障信息挖掘不充分的问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD)与改进的稠密连接网络(DenseNet)相结合的滚动轴承故障诊断模型。首先利用VMD将含有噪声的振动信号分解为多个本征模态分量,选取与原始信号相关性较大的若干分量并重构,得到降噪后的信号。然后将重构信号送入DenseNet网络中提取特征,并通过增加通道注意力机制对提取的不同特征赋予不同的权重,进一步强化特征的区分度。最后,通过Softmax层完成故障分类。结果表明：该模型对含有不同强度噪声的振动信号均能有效提取故障特征,具有良好的诊断性能。     

一种改进的MRVM方法及其在风电机组轴承诊断中的应用

针对风力机电组轴承故障难以诊断的问题,提出一种基于改进多分类相关向量机(MRVM)的风力机电组主轴轴承概率性智能故障诊断方法.首先,为了减少人为设定核参数的主观性以提高其分类性能,提出MRVM最优核参数自适应选取方法;然后,通过仿真实验结果验证所提方法的有效性及优越性;最后,以风电机组主轴滚动轴承故障诊断为实例,提取小...     

基于自适应高频谐波LMD法的风电机组故障诊断

针对实际应用中局部均值分解(LMD)法存在的模态混叠问题,提出了自适应高频谐波LMD法.分析了信号中异常事件对求取包络函数和均值函数的影响,将构造的自适应高频谐波加入到原始信号中,通过改变原始信号的极值点位置来抑制模态混叠现象.对含有典型异常事件的信号进行了自适应高频谐波LMD法和ELMD法仿真实验对比,验证了该算法的有效性和优越性.将该算法应用于风电机组传动系统故障诊断中,结果表明:采用该算法后,原有的模态混叠状况得到明显改善,并成功提取出轴系不平衡故障特征,可为风电机组故障诊断提供参考.     

基于粒子群混合算法的风力发电机齿轮箱故障诊断

针对传统方法在风力发电机齿轮箱故障诊断中存在精度不高的问题,引入了一种改进粒子群算法优化神经网络的方法。该算法的惯性权重可进行自适应调整,以平衡全局和局部搜索能力。同时,收缩因子可加快算法的收敛速度,以更快收敛到全局最优。仿真结果表明,该方法能较好地识别故障模式,具有一定的实用性。     

基于AE信号与VMD的滚动轴承故障诊断研究

针对风电机组主轴承在故障初期受轴系振动干扰而难以检测的问题,提出一种基于声发射信号时序均方幅值特征的变分模态分解时频分析方法。首先,采用分帧的预处理方法,对AE信号逐帧提取均方幅值特征,建立时序特征序列;其次,采用VMD时频分析方法对时序特征序列模态分解,计算得到表征故障的特征模态。理论分析和实验结果表明:该方法提取的特征对低速状态下轴承内圈裂纹故障具有明显的辨识度,能有效对低速状态下滚动轴承故障进行判别。