基于SVD-PE的高速列车滚动轴承故障诊断模型

针对高速列车滚动轴承振动信号噪声大、信噪比低的问题,提出了一种新型的基于奇异值分解(SVD)与排列熵(PE)的滚动轴承故障诊断方法。首先,运用奇异值分解方法对采集的列车轴承振动信号进行分解,在选取合适的奇异值后对信号进行重组;然后对重组后的信号进行排列熵计算,将计算结果进行标量量化并组成特征向量输入支持向量机进行故障类型判别。试验结果表明,该滚动轴承故障诊断方法对高速列车滚动轴承故障信号具有很好的判别效果。     

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CF特征提取与MBA-SVDD的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承振动信号呈现出的非平稳特性以及早期故障特征难以提取的问题,提出一种基于变分模态分解与时域、频域值混合的特征提取方法,并利用改进蝙蝠算法(MBA)优化支持向量数据描述(SVDD)的参数,实现对滚动轴承的故障诊断.采用该方法对正常振动信号进行变分模态分解,得到模态函数;利用奇异值分解进一步提取模态函数的模态特征...     

基于奇异值差分谱降噪与经验模式分解的滚动轴承故障特征提取方法

针对滚动轴承振动信号含有大量噪声且具有非线性、非平稳特性致使故障特征难提取的问题,提出一种基于奇异值差分谱降噪与经验模式分解(EMD)相结合的滚动轴承故障特征提取方法。首先,将滚动轴承振动信号在相空间重构的基础上利用奇异值差分谱完成降噪;其次,将降噪后的信号经EMD筛分为多个含有信号局部特征的本征模式分量(IMF);最后对与原信号相关度最大的IMF进行Hilbert包络解调,进而提取故障特征频率。实验结果表明:该方法不仅有效去除信号噪声,而且准确提取滚动轴承的故障特征。     

SVD-LESE在滚动轴承微弱故障识别中的应用研究

矿用电机运行过程中环境噪声强且复杂,其滚动轴承的早期故障特征容易被淹没。提出一种有限包络谱熵(LESE)引导的振动信号奇异值分解方法,用于滚动轴承早期故障特征提取。根据待分解信号中频率和奇异值之间的对应关系,将对应同一振动信号成分的奇异分量进行累加作为一个信号子分量进行输出;提出LESE用来解决轴承微弱故障信号经SVD处理后故障敏感信号分量的筛选;最后通过对故障敏感信号分量进行包络谱分析从而确定滚动轴承的故障类型。实验结果表明：上述方法能够实现对轴承早期故障特征提取,有利于及时发现轴承问题,避免设备进一步劣化。     

基于多域空间状态矩阵奇异值与局部保持投影的滚动轴承故障特征提取方法

针对滚动轴承振动信号复杂且难以从中提取有效故障特征的问题,提出了一种总体经验模态分解(EEMD)、奇异值分解(SVD)和局部保持投影(LPP)相结合的故障特征提取方法。首先,对振动信号进行EEMD分解,利用EEMD分解后的固有模态分量(IMF)分别构造时域、频域和时频域空间状态矩阵;其次,利用SVD提炼时域、频域和时频域空间状态矩阵中的故障信息,筛选其中累加百分比大于90%的奇异值组成多域有效奇异值数组,构造多域奇异值特征矩阵;然后,利用LPP约简多域奇异值特征矩阵,提取低维、高区分度的故障特征;最后,利用支持向量机(SVM)对提出的故障特征提取方法进行评估。实验结果证明了该方法提取的故障特征可有效反映滚动轴承的故障状态。     

基于粒子群优化神经网络的滚动轴承剩余寿命预测

为了能在有噪声干扰的复杂环境下提取出滚动轴承振动信号的故障特征,提出了一种基于粒子群优化神经网络的轴承故障特征频率的提取方法。首先对采集的振动信号进行降噪处理;其次,进行特征提取与约简;最后,采用群体智能算法——粒子群算法优化BP神经网络初始权值和阈值,构建二者结合的模型来预测滚动轴承剩余有效寿命,并结合试验平台的实验数据对该模型进行验证。实验结果表明:该方法能够很好的降低提取振动信号时由于噪音产生的影响,滚动轴承剩余的预测更加准确。     

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。     

基于变分非线性调频模态分解的滚动轴承多故障诊断方法研究

基于变分非线性调频模态分解,提出一种滚动轴承多故障诊断方法。对滚动轴承多故障振动信号分量的瞬时频率和瞬时幅值进行估计;在此基础上,通过最小化信号的带宽实现滚动轴承故障信号的重构。对比所提方法与变分模态分解法,通过实验案例对所提方法进行验证。结果表明：所提方法明显优于变分模态分解方法,即使在强噪声背景下,仍能有效地实现滚动轴承多故障信号的分解与重构,可以有效地诊断滚动轴承多故障。     

一种簇绒机故障诊断方法的研究

针对簇绒机的故障诊断问题,提出采集滚动轴承的振动信号进行故障诊断.采集的实际振动信号中往往存在噪声信号,需要去掉噪声后再进行诊断.局部均值分解(local mean decomposition,LMD)方法是一种新型的信号自适应分解的时频分析方法,并且已经应用到故障诊断中.为了进一步提高LMD的性能,提出采用分段Hermite插值替代原始的滑动平均方法.提出一种新的故障诊断方法,首先应用小波包变换分析方法,去除信号中夹杂的噪声,然后使用改进后的LMD方法进行信号的分解,选择相关系数较大的PF分量进行希尔伯特变化包络谱分析,成功提取相关的故障特征.通过仿真实例的分析和对滚动轴承的实际故障数据进行故障诊断,证明了该方法在故障诊断应用中的有效性.     

基于Pearson-KPCA和LSTM的伺服电机滚动轴承剩余寿命预测

针对伺服电机滚动轴承的寿命预测，提出一种基于皮尔逊相关系数及核主成分分析的长短时记忆网络预测方法。提取滚动轴承的时、频域信号，通过移动平均法进一步获取相关特征，并采用皮尔逊相关系数筛选高度相关特征指标，利用KPCA提取高度相关特征指标中的若干主成分；将第一主成分作为长短时记忆网络模型的输入对滚动轴承进行剩余寿命预测。采用IMS轴承数据集进行验证，得到的轴承寿命预测RMSE值和可决策系数值分别为0.054 3和0.989。将其与长短期记忆网络模型和BP神经网络的预测结果进行对比，证明所提方法具有较高的精度。     

基于ALIF和ISOMAP的机械设备故障识别方法研究

滚动轴承作为机械设备的重要部件,对机械设备的稳定运行起着重要的作用。滚动轴承的故障信号往往是多种信号的叠加,有必要对采集到的振动信号进行模式分解,进而基于模式识别方法实现对滚动轴承不同故障模式的分类识别。提出一种基于自适应局部迭代滤波(ALIF)和等距特征映射(ISOMAP)的机械设备故障分类识别方法。利用ALIF对滚动轴承的故障信号进行模式分解;对选定的模式分量提取多个统计学特征;最后利用ISOMAP对高维特征信号进行降维处理,实现对滚动轴承不同故障模式的分类识别。研究结果表明：所提方法在滚动轴承故障识别上具有良好的效果。     

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。     

主成分分析在飞机多层结构层间腐蚀脉冲涡流检测中的应用

在飞机多层铆接结构层间腐蚀缺陷的脉冲涡流检测中,需要识别提离效应造成的干扰信号和缺陷信号,同时也需要判断缺陷深度。制作了模拟飞机多层铆接金属结构的试样,对不同深度和大小的腐蚀缺陷进行了检测。采用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)方法对实验数据进行处理,并提取前3个主成分进行分析。结果表明:应用PCA方法,可以将纯提离信号与带层间腐蚀缺陷的信号显著区别开来,可以将不带提离时的纯腐蚀信号的深度识别出;将PCA提取的主成分应用K-means算法进行聚类,可以将纯提离信号与纯腐蚀信号和腐蚀提离混合信号区别开来。而对于带提离的腐蚀,试验发现其PCA分布与不同深度的纯腐蚀出现混淆,因而不能准确识别这两种信号。     

大型液压轧机轧制薄板异常振动及振纹研究

对F3轧机异常振动信号及薄板振纹进行了研究,结果表明F3轧机主传动轴发生扭振,其固有频率为20.5Hz。由薄板振纹反演出轧机工作辊的振动频率为51Hz,此频率与工作辊水平振动的基频相吻合。通过倒频谱分析,得出50Hz附近的边频是由F3工作辊转频调制而成。     

基于GAF与GoogLeNet的轴承故障诊断研究

为提高滚动轴承故障识别准确率,同时避免繁琐的频谱分析,提出基于GAF与GoogLeNet的轴承故障诊断模型.在实验室中采集滚动轴承正常、内环故障、外环故障和滚动体故障4种工况下的振动信号,利用EMD对振动信号进行分解并提取累积贡献90％的分量;基于重叠采样原理,利用格拉姆算法将选择的EMD分量和原始振动信号处理为二维图...     

基于SGMD敏感参数和KFCMC的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承的内圈和外圈故障诊断问题,提出了一种基于辛几何模态分解(SGMD)、敏感参数和核模糊C均值聚类(KFCMC)相结合的方法。基于SGMD研究了实际测量的液压泵多模态故障振动信号;基于所提出的相似性分析法,将含有丰富运行特征信息的模态分量进行重构,并将其作为数据源;基于数据源提取时域和频域参数,并利用流行学习法筛选出峭度、裕度指标和峰值指标等敏感参数作为特征向量;利用KFCMC实现对内圈和外圈不同故障的诊断。通过对滚动轴承内、外圈故障振动信号的仿真和实测,验证了该方法可以有效地诊断滚动轴承不同故障。     

基于DT-CWT和能量算子解调的滚动轴承故障诊断研究

滚动轴承出现局部损伤时会产生周期性冲击,振动信号往往具有调制特征,为了能够准确、有效地检测出轴承故障,提出了双树复小波和能量算子解调的诊断方法。首先运用双树复小波对采集到的轴承振动信号进行分解,得到若干个不同频带的分量,提取信号中能量集中的高频调制频带进行信号重构。然后采用能量算子的方法对重构信号进行解调。最后对解调得到的瞬时幅值进行频谱分析便能准确提取故障特征频率。通过信号仿真和实验数据处理结果证明了该方法的有效性。     

基于ALIFD模糊熵和GK聚类的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障振动信号具有非平稳性及非线性的特点，提出一种基于自适应局部迭代滤波分解（ALIFD）模糊熵和GK聚类的滚动轴承故障诊断方法。首先对滚动轴承故障振动信号进行ALIFD分解，得到若干个本征模态函数（IMF）分量，然后通过相关性分析筛选出前3个包含主要特征信息的IMF分量，并将筛选的IMF分量的模糊熵作为特征向量，最后利用GK聚类对所得的特征向量进行识别分类。将该方法应用于滚动轴承实验数据分析，并使用分类系数和平均模糊熵对分类性能进行评价，结果表明，与基于经验模态分解模糊熵和GK聚类的故障诊断方法进行对比，该方法具有更好的分类性能。     

基于多通道循环平稳特征融合的智能诊断方法

同一监测点的多源通道信号可以为精准故障诊断提供更全面的特征信息，然而多源特征的有效融合仍然具有挑战性。为解决此问题，耦合隐马尔科夫(CHMM)被用来有效融合双通道信息的循环平稳特征，即用快速谱相关(FSC)提取特征，从而为提高滚动轴承智能诊断正确率提供有效多源融合特征向量支撑。FSC分析方法用于滚动轴承同源双通道振动信号的特征提取；参数优化选取后的CHMM对双通道同源特征进行融合，实现滚动轴承的智能诊断。通过滚动轴承常规故障实验和全寿命加速疲劳实验，验证了所述方法不仅能用于滚动轴承故障的智能分类，而且还能用于滚动轴承的有效性能退化评估。此外，通过对比研究验证了所述方法的优越性。