滚动轴承故障时序可拓智能诊断方法

针对滚动轴承故障智能诊断问题,提出一种基于时序模型和可拓学的滚动轴承故障诊断方法.利用时序模型中的AR(Autoregressive Model)模型对轴承振动信号进行特征提取,以AR模型的自回归参数和残差方差作为特征向量,再利用Fisher比对AR模型的特征向量进行选择,将最终所形成的特征向量作为可拓物元模型的特征参数,以此特征参数来建立轴承不同健康状态下物元模型的经典域和所有状态下物元模型的节域.将待测数据输入到已建立的滚动轴承不同健康状态对应的物元模型之中,通过关联函数来计算待测数据与滚动轴承不同健康状态的综合关联度,实现滚动轴承状态的可拓学定性与定量诊断.进行了滚动轴承包含不同故障类型和故障程度的十种不同健康状态识别实验,每次随机选取训练样本,100次测试的平均识别率达98.86％,较基于AR模型和BP神经网络的传统诊断方法效果要好.     

滚动轴承性能退化的时序多元状态估计方法

滚动轴承性能退化评估是预诊断的提前和基础,对在役滚动轴承实施在线状态监测和性能退化评估具有重要意义。针对概率相似度量评估方法存在模型复杂、容易过早饱和等现象,提出一种基于自回归时序 （autoregressive model,简称AR）模型和多元状态估计（multivariate state estimation technique, 简称MSET）的滚动轴承性能在线评估方法,其中AR模型用于提取轴承振动信号的状态特征,MSET模型用于重构AR模型系数。首先,提取正常运行状态下振动信号的AR模型系数构建MSET模型的历史记忆矩阵;其次,将待测信号的AR系数作为观测向量输入MSET模型中得到重构后的估计向量;最后,由原始AR系数和重构AR系数分别构造自回归模型,并各自完成对待测信号的时序建模,将两自回归模型所得残差序列的均方根值之差作为性能劣化程度指标。离散实验数据和全寿命疲劳实验数据分析结果表明,该方法能够有效检测早期故障,且具有与轴承故障发展趋势一致性更好等优点。     

滚动轴承早期性能退化评估技术研究

为了解决轴承早期性能退化时信噪比低,特征提取和早期性能退化评估困难这一难题,本文采用盲源分离的方法分离轴承振动信号的干扰,将盲源分离后轴承振动信号的峭度值作为轴承性能评估的敏感特征,利用动态模糊神经网络建立轴承的早期性能退化模型。根据盲源分离后,早期性能退化时轴承振动信号的峭度值增加,可作为轴承早期性能退化评估的敏感特征。计算结果表明,盲源分离使得振动信号的峭度对轴承的性能状态更加敏感,轴承性能退化评估结果准确,具有重要的工业实用价值。     

基于支持向量机的滚动轴承性能退化评估方法

由于损伤积累,轴承的性能会逐渐退化,为准确地评估滚动轴承性能退化状态,提出了一种基于支持向量机和小波包分解的方法。并利用具有不同故障程度的滚动轴承的振动信号,对该方法进行了验证。评估结果表明,该方法可以准确地评估轴承的性能退化程度。     

数据驱动下的滚动轴承性能退化评估研究综述

随着科学技术的发展、工业技术的不断创新,机械设备越来越重要,机械设备的健康状况也越来越受重视.基于数据驱动理论对国内外滚动轴承的特征提取方法和性能退化评估模型进行综述,分析了各种方法的优缺点,并对滚动轴承性能退化评估技术进行展望.     

基于AR-FCM的滚动轴承的性能退化评估

滚动轴承是旋转机械中最重要也是最容易出现故障的零部件之一,如果能对滚动轴承的性能进行实时监测评估就能及时做出维修策略,建立自回归(AR)模型,提取早期无故障信号和同型号同位置失效滚动轴承(简称同类轴承)失效信号的AR模型的自回归系数和残差,用早期无故障特征和同类轴承的失效特征建立模糊C均值(FCM),得到FCM模型的正常和失效聚类中心,将待测数据通过保持模型不变连续迭代的方式输入到FCM模型中,得到性能退化指标,再用经验模态分解和希尔伯特包络解调对结论进行验证。实验表明,提出的性能退化方法得到的结论与轴承加速疲劳试验得到的结果是一致的。     

基于DBN-SVDD的滚动轴承性能退化评估方法

针对现有性能退化评估方法需要人工经验筛选特征指标,难以获取轴承故障状态下振动信号的问题,提出了一种基于深度置信网络(DBN)和支持向量数据描述(SVDD)相结合的滚动轴承性能退化评估方法.该方法以滚动轴承正常状态下的归一化幅值谱作为DBN的输入,利用DBN中的RBM构建特征自动提取模型,通过SVDD构建评估模型.使用不...     

滚动轴承故障的可拓物元诊断方法

滚动轴承是大多数机械设备中工作条件最为恶劣的部件,它们在设备运行中起着承受载荷、传递载荷的作用,因而其运行状态直接影响到整台机器的性能。基于可拓学中的物元理论和可拓集合理论,首先建立了滚动轴承故障诊断的物元模型,然后通过引入关联函数,确切计算了待评轴承针对指定故障发生的程度,提出了一种诊断滚动轴承故障的新方法。     

基于拆卸可拓集的产品拆卸性能评估

针对目前产品拆卸性能评估中图模型方法存在的组合爆炸问题,提出了基于拆卸可拓集理论的评估方法.讨论了联接方式、空间几何约束以及空间可达性与产品拆卸性能之间的关系,给出了评估指标和计算公式,依据所得关联函数值的大小对产品拆卸可拓集进行了不同拆卸区域的划分,为实现产品的快速拆卸和优化设计提供一种理论依据,并以油锯中发动机为例对所提出的方法加以应用,验证了该方法的有效性.     

基于多域特征与高斯混合模型的滚动轴承性能退化评估

视情维修可避免维修不足与维修过剩等问题,滚动轴承性能退化程度量化评估是实现视情维修的基础。提取滚动轴承早期无故障振动信号的时域、频域特征构建多域特征矢量,建立无故障轴承高斯混合模型(GMM)。将轴承后期振动信号的多域特征矢量输入该GMM模型,得到测试样本与无故障样本之间的量化相似程度,以此建立多域对数似然概率(MDLLP)值作为滚动轴承性能退化定量指标。MDLLP的取值上限为1,便于实际使用中确定轴承性能退化状态。轴承疲劳试验表明,该方法能及时发现轴承早期故障,并能很好地跟踪故障发展趋势,最优特征的选择与变换对评估效果具有较大影响。     

基于小波包Tsallis熵和FCM的滚动轴承性能退化评估

鉴于小波包Tsallis熵和模糊C均值(FCM)的优点,提出了一种将两者相结合的滚动轴承性能退化评估方法。该方法首先提取正常数据和失效数据的小波包Tsallis熵,并利用FCM建立性能退化评估模型。然后提取待测数据的小波包Tsallis熵,并以待测数据隶属于失效状态的程度作为轴承性能退化中的定量评估指标,同时设定了早期故障阈值。实验分析表明,与基于小波包熵和FCM的评估方法相比,该方法得到的评估指标能更及时地发现早期故障,对噪声的鲁棒性也更强,且其变化范围为[0,1],可解释性强。     

滚动轴承性能退化趋势预测综述

滚动轴承作为旋转机械的重要零部件之一,其在工业中占有重要的地位,其可靠性直接影响设备能否安全、稳定运行.文章首先阐述了滚动轴承性能退化趋势预测的研究意义;接着梳理了滚动轴承性能退化趋势预测中关键难点性能退化指标构建对故障特征提取、降维和融合方法,然后进行了有效的性能退化趋势预测模型分类.最后,对滚动轴承性能退化趋势预测...     

经验模态分解与核马氏距离的滚动轴承性能退化评估

为了准确识别滚动轴承退化状态,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和核马氏距离的滚动轴承性能退化评估方法。该方法通过EMD分解得到各阶IMF分量的标准偏差提取信号的特征信息,以样本的标准偏差向量作为样本的特征向量,将无故障样本的特征向量和待测样本特征向量设为样本集,通过衡量样本集和待测样本之间的核马氏距离来评估滚动轴承的性能退化程度。通过对轴承不同故障程度数据以及对轴承全寿命实验数据的分析验证了该评估模型的可行性,所提出方法能够准确反映故障程度的加深并持续跟踪故障发展趋势。     

基于HDP-CHMM的机械设备性能退化评估

针对传统隐马尔可夫模型(hidden Markov model,简称HMM)状态数必须预先设定的不足,提出了一种基于分层狄利克雷过程-连续隐马尔可夫模型(hierarchical Dirichlet process-continuous hidden Markov model,简称HDP-CHMM)的机械设备性能退化评估方法。该方法利用分层狄利克雷模型的分层聚类原理,在狄利克雷过程(Dirichlet process,简称DP)模型的基础上进行扩展,利用多组关联数据实现了模型结构根据观测数据的自适应变化和动态调整,获得设备运行过程中的最优退化状态数,并结合连续隐马尔可夫模型(continuous hidden Markov model,简称CHMM)良好的分析和建模能力,获得设备退化状态转移路径,实现机械设备运行过程中的退化状态识别和性能评估。利用滚动轴承全寿命数据的多组特征值进行了应用研究,并与基于K-S检验算法的机械设备零部件性能退化评估方法进行了比较。结果表明,HDP-CHMM模型可以对轴承实际运行状态转移过程进行建模,有效识别轴承运行中的不同退化状态,为基于状态的设备维修提供了理论指导。     

滚动轴承性能退化的MSET模型及其故障预警

针对滚动轴承在变速变载的恶劣运行工况下极易出现性能退化现象,本文利用多元状态估计技术(Multivariate State Estimation Technique,MSET)构建多特征变量的优势,提出了 一种基于MSET的滚动轴承性能退化及故障预警方法.首先提取滚动轴承振动信号的状态特征,建立健康状态振动信号特征向量...     

流形模糊C均值方法及其在滚动轴承性能退化评估中的应用

滚动轴承全寿命周期性能退化监测是设备主动维修技术重要的组成部分,对损伤状态进行有效评估可以实现设备接近零停机运行,发挥机器的最大生产力。为有效描绘滚动轴承性能退化趋势,提出一种基于流形学习的模糊C均值(Fuzzy C-means algorithm,FCM)方法。首先提取监测信号的时域、频域特征及小波包时频域特征组成高维特征集,然后按确定的本征维数提取高维特征集的低维流形特征,进而建立基于局部线性嵌入流行学习(Locally linear embedding,LLE)的模糊C均值模型评估轴承当前运行状态。通过IMS滚动轴承全寿命试验,验证了该方法能够有效描绘滚动轴承性能退化阶段,为预知维修提供了重要信息。     

基于萤火虫神经网络的轴承性能退化程度评估

准确评估轴承的性能退化程度是旋转机械预知维护的基础与关键,也是当前研究的新方向。提出了一种萤火虫神经网络方法,并首次应用于轴承性能退化程度的评估。利用萤火虫优化算法得到BP神经网络的最佳初始权值和阈值,提取功率谱熵、小波熵、盒维数、关联维数、峭度和偏度作为故障特征。算例结果表明,萤火虫优化算法提高了网络的预测精度,所提方法可准确评估滚动轴承的性能退化程度,验证了其在工程应用中的有效性与准确性。     

基于可拓学物元理论的电能质量综合评估方法研究

利用可拓学物元理论和层次分析法以及熵权法有机结合,提出了电能质量综合评估的又一新方法,即在介绍电能质量背景和概念的同时,用可拓学中的物元理论对电能质量进行物元分析,建立3种物元模型,结合可拓学中的相关函数理论与计算,形成关联值矩阵;然后用所研究的层次分析法、熵权法等2种方法计算得到各指标权重和最终的评估结果。通过实例证明,新方法能使电能质量综合评估结果更客观、准确、合理。     

产品概念设计可拓进化方法研究

在分析现有概念设计求解策略的基础上，提出了基于可拓学理论与遗传算法相结合的概念设计求解模型，并通过可拓评价方法建立了遗传算法的适应值函数，从而完成产品概念设计。