基于VMD和SVPSO-BP的滚动轴承故障诊断

为了提高旋转机械滚动轴承故障诊断的准确率,提出一种基于变分模态分解（VMD）和缩放变异粒子群算法（SVPSO）优化BP神经网络的旋转机械滚动轴承故障诊断方法。通过在标准粒子群算法中加入缩放因子以及粒子变异操作提升其局部与全局寻优性能,得到一个改进的粒子群算法——缩放变异粒子群算法（SVPSO）,再利用该算法优化BP网络的权值与阈值,提高BP神经网络的故障诊断精度;进一步,为了减少输入特征向量对BP神经网络分类性能的影响,采用VMD分解轴承振动信号,并计算其IMF分量时频熵的方法构建信号特征向量。通过与其他采用相同基准轴承数据集的诊断方法作对比,所提方法的故障诊断精度和算法稳定性均得到有效提升。     

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。     

基于增强形态滤波与三阶累积量对角切片谱的风力发电机滚动轴承故障诊断方法

针对大型风力发电机滚动轴承的故障信号受到强背景噪声干扰不易识别的问题,提出一种基于增强形态滤波与三阶累积量对角切片谱相结合的故障诊断检测方法。该方法首先在研究基本形态学算子的基础上,构建一种新的增强型形态学算子（EMDO）;随后利用特征能量因子（FEF）选择出EMDO算子的最优结构元素尺度;最后利用三阶累积量对角切片谱的消噪性能来进一步增强EMDO算子对风力发电机轴承故障信息的特征提取能力。仿真和对比实验结果表明,所提方法能有效消除高斯白噪生的干扰,对提取风力发电机轴承的故障特征信息起到增强的效果。     

基于滤波方法的航空发动机故障诊断研究

在某型航空涡轮发动机非线性模型的基础上,建立了简化非线性模型。对突变型和渐变型两类故障,分别采用EKF、UKF、PF和EKPF四种方法进行诊断。结果表明:四种方法对此类航空发动机故障均能进行准确诊断,整体效果从好到坏依次是UKF、EKPF、EKF和PF。对于高斯型、弱非线性系统,粒子滤波类方法相对于卡尔曼滤波类方法无明显优势。     

基于振动和声发射的滚动轴承故障诊断技术

针对舰船燃气轮机动力涡轮转子系统中滚动轴承故障频发的问题,搭建了滚动轴承故障模拟试验台,利用激光加工设备在前支承位置预制了3种滚动轴承故障（外圈、内圈和滚子）,分别结合4种滚动轴承状态,在800~3 000 r/min转速范围内开展了定转速试验并同步采集了振动信号和声发射信号,在此基础上先后利用阶次分析、小波包分解实现了信号预处理。研究结果表明：动力涡轮转子系统临界转速试验值与仿真值相对误差约为3.8%,同时该系统平衡精度等级较高,可支持开展后续故障试验;较低转速（800~1 000 r/min）下加速度信号中滚动轴承故障特征较为明显,可进行故障源定位,更高转速下可借助明显增大的变柔度振动特征进行故障监测;滚动轴承故障对应的声发射信号主要频率范围集中在0~375 kHz。     

低转速下基于AE信号与LMD的滚动轴承故障诊断

为实现低转速状态下的滚动轴承故障诊断,解决声发射(AE)波形流数据量大,计算复杂度高,不利于实时分析处理的问题,提出一种基于AE信号时序信息熵特征的局部均值分解(LMD)的时频分析方法。首先,采用分帧的预处理方法,对AE信号分帧并逐帧提取信息熵特征,建立时序特征序列,然后采用LMD时频分析方法对时序特征序列模态进行分解,最后计算一阶模态瞬时幅值的Hilbert包络曲线。结果表明:该方法提取的特征对低转速状态下内圈裂纹故障具有明显的辨识度,能有效识别出低转速状态下的滚动轴承故障。     

基于注意力模块及1D-CNN的滚动轴承故障诊断

针对传统的卷积神经网络对特征的辨识性差的问题,提出一种将注意力模块与一维卷积神经网络相结合的滚动轴承故障诊断模型.首先以加入噪声的振动信号作为输入,利用"卷积+池化"单元提取信号的多维特征,然后通过注意力模块对特征赋予不同的权重,利用双池化层取代传统卷积神经网络中的全连接层进行特征的再次提取及特征信息整合,最后通过So...     

基于CAE和CNN的变工况下滚动轴承智能故障诊断研究

针对变工况下滚动轴承的状态评估问题,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和卷积自编码(CAE)的故障诊断方法:首先将单一工况下有标签的数据和变工况下无标签的数据输入到CAE的编码器中,得到特征参数矩阵F;然后将由单一工况下数据得到的F输入到CNN轴承故障诊断模型中,得到状态类型并计算损失,将由全部数据得到的F输入到CA...     

基于粒子群优化神经网络的水轮机振动故障诊断

为了提高水轮机振动故障诊断正判率,提出粒子群算法优化BP神经网络的水轮机振动故障诊断方法,即把通过特征提取获得的机组故障特征量作为神经网络的输入,然后利用训练好的粒子群算法优化后的神经网络进行水轮机振动故障类型诊断。诊断结果表明,该方法具有良好的分类效果,比BP神经网络诊断模型诊断精度高。     

基于工况辨识和变分模态分解的风电机组滚动轴承故障诊断

针对风电机组运行工况变化导致滚动轴承故障分类性能降低的问题,采用模糊C均值聚类进行运行工况识别,在子工况下进行相应的滚动轴承故障诊断.提出了基于变分模态分解(VMD)、AR模型以及奇异值分解的特征提取方法,将滚动轴承振动信号分解成若干个模态,采用每个模态AR模型参数、模型方差以及模态矩阵的奇异值作为特征向量,建立欧氏距离判别函数,来识别滚动轴承状态和故障类型.结果表明:该方法可以成功提取滚动轴承故障特征信息并正确判断出滚动轴承故障类型,对工况变化有更强的适应能力.     

Fault diagnosis of low-speed rolling bearing based on weighted reconstruction of vibration envelopes

The main bearing supports the rotation of the main shaft of a wind turbine. It bears heavy dead weights as well as variable speed dynamic loading during operations; thus, it is a vulnerable part in a wind turbine drive train. Because of the low speed and time-varying operations of the main bearing, vibrations generated by bearing faults are often weak in response amplitudes, low in frequency range, and smeared in damage feature energy. As a result, the applicability of the conventional acceleration envelope analysis (AEA) technique, a traditionally effective technology for bearing fault diagnosis, is limited in such cases. In order to resolve this, a modified AEA method specially designed for bearings with low and variable speed operation is proposed in this paper. First, the structural response is decomposed by means of variational mode decomposition (VMD) for the low frequency components to form a series of band-limited intrinsic mode functions (BLIMFs). Next, weighting factors are determined for the BLIMFs by defined energy ratios. Finally, a new envelope is reconstructed by weighting the envelopes of each BLIMF for bearing fault diagnosis. The effectiveness and practicality of the proposed method for the diagnosis of main bearing faults in wind turbines is verified through the analysis of measured data from a wind turbine in the field. The proposed method provides an effective way for bearing fault diagnosis at low and variable rotational speeds.     

基于极限学习机的风电机组主轴承故障诊断方法

针对传统故障诊断方法在风电机组主轴承的故障诊断中诊断准确率不高的问题,引入了一种改进粒子群优化(PSO)算法,并结合交叉验证(CV)优化极限学习机(ELM)的方法。利用ELM建立故障诊断模型,采用主轴承振动信号的代表性时域特征参数作为模型输入,结合改进PSO算法和CV用于模型的参数优化,用于风电机组主轴承的故障诊断。实例分析表明,文章提出的方法可以快速、有效地诊断风电机组主轴承的故障,与LS-SVM,SVM和BPNN等方法相比,诊断准确率更高。     

基于EEMD峭度-相关系数准则的多特征量风电机组轴承故障诊断

针对风力发电机组轴承故障振动信号具有高噪声、非线性、非平稳的特性,提出了一种集成经验模态分解与峭度-相关系数准则和多特征量提取的风电机组轴承故障程度的诊断方法。利用集成经验模态将振动信号分解成若干个本征模态分量,采用峭度和相关系数准则选取一组包含信息量最丰富的分量,对该组分量从时域指标、自回归模型参数矩阵的奇异值和能量熵3个角度的变化中提取和构造多特征量矩阵,输入支持向量机建立故障程度不同的多分类预测模型,优化核参数和惩罚参数取得轴承故障程度最佳预测精度。通过实验室数据验证了该方法是一种可行的风电机组轴承故障诊断方法,可实现对风电机组轴承故障早期处于的轻度、中度和重度等3种相对故障程度的准确分类和识别。     

基于变分模态分解和交叉小波变换的柴油机失火故障诊断

针对强噪声干扰下柴油机失火故障难以诊断的问题,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)与交叉小波变换(cross wavelet transform,XWT)的柴油机失火故障诊断方法。该方法首先通过VMD将缸盖振动信号进行分解、自适应消噪及信号重构,再利用XWT对任意两个连续工作循环信号进行时频相关分析,进一步消除振动信号中的干扰噪声以提取柴油机燃烧特征,最后通过计算时频空间各缸能量占比进行柴油机失火故障诊断。通过对仿真信号分析及柴油机失火故障诊断,结果表明:该方法可以消除强噪声干扰,提取柴油机燃烧周期瞬态振动冲击特征,有效地识别柴油机失火故障。     

基于变分模态分解云模型和优化LSSVM的汽轮机振动故障诊断

针对汽轮机运行过程中的非平稳性和多分量性振动故障信号,提出一种基于变分模态分解相对熵云模型和优化最小二乘支持向量机(LSSVM)的汽轮机振动故障诊断方法。首先,利用变分模态分解按照预设尺度将故障信号分解为K个模态分量,根据各模态分量与原始信号的相对熵大小去除伪分量,提取最佳分量并将其输入云模型,采用逆向云发生器提取特征向量。然后使用改进果蝇优化算法动态调整搜索步长搜寻影响LSSVM识别精度的超参数最佳组合,最后将特征向量输入参数优化后的LSSVM进行故障识别,并与采用经验模态分解相对熵云模型和集合经验模态分解相对熵云模型的LSSVM识别结果进行了对比。结果表明:所提方法优于传统的信号分解方法,对汽轮机振动故障类别具有很高的识别准确率。     

Remaining useful life prediction of lithium-ion battery based on extended Kalman particle filter

Scientific estimation and prediction of the state of health (SOH) of lithium-ion battery, especially the remaining useful life (RUL), has important significance to guarantee the battery safety and reliability in the full life cycle to avoid catastrophic accidents as much as possible. In order to accurately predict the RUL of the lithium-ion battery, this paper firstly analyzes the problems of the standard particle filter (PF). Then, a novel extended Kalman particle filter (EKPF) is proposed, in which the extended Kalman filter (EKF) is used as the sampling density function to optimize PF algorithm. The life cycle tests are designed and carried out to get accurate and reliable data for the RUL prediction. And, the aging properties of lithium-ion battery are analyzed in detail. The RUL prediction is done based on the established capacity degradation model and the proposed EKPF method. Results show that the RUL prediction error of the proposed method is less than 5%, which has higher precision compared with the standard PF method and can be used both offline and online.     

汽油机颗粒捕集器降低粒子数量试验研究

为应对国六排放升级,满足粒子数量(particle numbers,PN)的排放限值要求,在全球轻型车统一测试循环(worldwide light-duty test cycle,WLTC)下,以汽油机颗粒捕集器(gasoline particulate filter,GPF)为主要研究对象,分析GPF布置位置、涂层上载量、壁厚3种因素对PN排放的影响。试验结果表明:GPF涂层上载量和壁厚不变,GPF布置方式由紧耦合式变更为底盘式时,PN排放试验结果与排放标准限值的比例由365%降低至281%;GPF布置位置和壁厚不变,GPF涂层上载量由75 g/L提高到100 g/L,PN试验结果与标准限值的比例由150%降至85%;GPF布置位置和涂层上载量不变,GPF壁厚由0.2032 mm增加到0.3048 mm,PN试验结果与标准限值的比例由150%降至75%。     

改进的VMD方法及其在转子故障诊断中的应用

针对转子系统油膜失稳的诊断问题以及变分模态分解(VMD)的端点效应问题,提出一种利用互信息准则进行波形匹配和端点延拓的改进VMD方法,并通过分析各分量的Hilbert谱诊断油膜失稳状态.结果表明:该方法具有良好的多分量信号分解能力和端点效应抑制效果,能有效诊断出油膜涡动的发生时刻以及发展变化特点;当单盘转子发生1阶油膜振荡时,频谱中转频和振荡频率的幅值突出,同时会出现与两者相关的组合频率成分,对准确、可靠地诊断油膜失稳具有重要意义.     

基于特征选择和XGBoost的风电机组故障诊断

随着风电规模的不断增加,风电机组的运行维护成为研究的热点.针对风电机组的故障诊断问题,文章提出了一种基于特征选择和XGBoost算法的故障诊断方法.该方法采用随机森林的袋外估计进行特征选择,降低了特征选择过程的主观性;以XGBoost算法为基础搭建诊断模型,采用网格搜索和交叉验证对算法进行参数优化.以风电场SCADA实...