基于独立特征选择和局部保持投影的故障诊断

为了有效利用故障特征集中对故障敏感的特征进行故障诊断,提出基于独立特征选择(IFS)与局部保持投影(LPP)的故障诊断方法。该方法主要有三个步骤,一是从通过不同的特征提取方法,以此构建能够表征故障的混合特征集;二是对核线性判别分析(KLDA)进行改进,得到一种为每两类故障构建独立特征集的特征选择方法,在此基础上采用LPP对独立特征集进行进一步的融合;三是支持向量机(SVM)对构建的融合特征集进行识别,得到诊断结果。电机轴承故障诊断实例表明,所提方法具备较高的诊断准确率。     

基于多尺度核独立成分分析的柴油机故障诊断

为提高利用缸盖振动信号进行柴油机故障诊断的精度和速度,提出了一种基于多尺度核独立成分分析提取故障敏感频带的柴油机故障诊断方法。首先,提出奇异值能量标准谱对缸盖振动信号中的微弱冲击特征进行增强;然后,对信号进行固有时间尺度分解,并基于相关性准则选择有效频带分量;最后,利用核独立成分分析消除有效频带之间的频带混叠,得到故障敏感信息集中的独立频带,并计算其自回归模型(auto regression model,简称AR)参数、模糊熵和标准化能量矩作为特征向量输入核极限学习机(kernel extreme learning machine,简称KELM)进行柴油机故障诊断。试验分析结果表明,该方法可以快速准确地提取缸盖振动信号中的柴油机故障敏感频带,增强故障敏感特征,故障诊断准确率达到99.65%。     

基于IMIE、MCFS和SSA-ELM的离心泵故障诊断方法

采用多尺度排列熵对离心泵振动信号进行分析时，存在忽略信号幅值信息以及粗粒化处理存在不足的问题，从而导致离心泵的故障识别准确率不高，为此，提出了一种基于改进多尺度增长熵(IMIE)、多聚类特征选择(MCFS)和麻雀搜索算法优化极限学习机(SSA-ELM)的离心泵故障诊断方法。首先，基于改进粗粒化处理，提出了改进多尺度增长熵(IMIE)方法，将其用于提取故障特征，构造了反映离心泵损伤属性的特征矩阵；随后，采用多聚类特征选择(MCFS),对原始故障特征进行了重要性排序，获得了对分类识别贡献度更高的故障特征，提高了故障特征的质量；最后，将低维的敏感特征输入至基于麻雀搜索算法(SSA)的极限学习机(ELM)中，进行了离心泵故障分类，完成了离心泵不同故障类型的识别任务；并采用离心泵故障数据集，对基于IMIE、MCFS和SSA-ELM的故障诊断方法的有效性进行了实验验证。研究结果表明：所提故障诊断方法的故障识别准确率达到了100%,多次实验的平均准确率和标准差也优于其他对比的故障诊断方法，即IMIE能够准确地提取信号中的故障信息，进而表征离心泵的健康状态；SSA-ELM能够准确地识别离心泵的故障类型...     

基于混合智能新模型的故障诊断

为了解决机械设备中早期故障和复合故障识别的难题,提高故障诊断的准确率,利用经验模式分解(Empirical mode decomposition,EMD)、改进的距离评估技术、自适应神经模糊推理系统(Adaptive neuro-fuzzy inference system, ANFIS)和遗传算法(Genetic algorithm, GA)等技术,提出一种综合运用多征兆域特征集和多个分类器的混合智能诊断模型。该模型在特征提取之前,利用滤波、EMD、解调等预处理技术挖掘潜藏在动态信号中的故障信息;从原始振动信号和预处理信号中,分别提取从不同侧面表征设备运行状态的时域和频域统计特征,得到6个特征集。采用提出的一种改进的距离评估技术选择特征,从6个原始特征集中相应地筛选出6个敏感特征集。将6个敏感特征集输入到基于GA组合的多个ANFIS分类器以得到最终的诊断结果。该模型在电力机车轮对轴承的故障诊断中实现了轴承不同故障类型、不同故障程度,以及复合故障的可靠识别,获得了满意的诊断结果。应用结果也验证了基于改进的距离评估技术的特征选择方法的有效性。     

基于MSKPCA和SVM的转子故障诊断模型及应用

为提高转子故障分类与辨识的准确率,围绕故障数据的降维问题开展了研究工作。在构造了多核函数的一种特殊形式多尺度核函数前提下,研究了多尺度核函数主成分分析(Multi-Scale Kernel Principal Component Analysis,MSKPCA)法在转子故障原始特征集降维中的应用途径。将获得的新的故障特征集输入到支持向量机(SVM)进行训练与辨识,建立了具有多尺度核多层核的转子故障诊断模型。研究结果表明,在多尺度核主成分分析法中合理地选用多尺度核函数,能够更好地提取转子故障不同尺度下的敏感信息,可为转子故障辨识提供更加精确的样本,能有效地提高转子故障诊断的准确率。该研究为转子系统故障数据特征降维提供了一种新方法,为核方法在转子故障诊断中的应用提供了新的思路。     

一种基于小波包变换和监督NPE的滚动轴承故障诊断方法

为提高滚动轴承故障诊断的性能,结合故障敏感特征的选择,提出了一种基于小波包变换(WPT)和监督NPE的滚动轴承故障诊断模型。首先,WPT对原始振动信号进行处理,利用终端节点的单支重构信号得到多域统计特征,构成原始特征集。然后,为减少特征集中的冗余信息和干扰特征,提出一种基于朴素贝叶斯的故障敏感特征选择方法(FSNB)。为了进一步降低冗余信息和运算复杂度,提出一种基于类别标签的监督邻域保持嵌入(SNPEL)方法,实现对高维特征集的低维表示。最后,利用K近邻(KNN)算法实现滚动轴承的故障诊断。采用12种轴承故障数据来验证提出的故障诊断模型的性能,结果表明,提出的模型可以实现较高的故障诊断准确度和较好的适应性。     

基于IVMD与改进KELM的发动机故障诊断

为从含有较强噪声的缸盖振动信号中提取有效的故障特征并进行故障分类,提出了采用独立变分模态分解(independent variational mode decomposition,简称IVMD)与改进核极限学习机(improved kernel extreme learning machine,简称IKELM)的发动机故障诊断方法。首先,根据频谱循环相干系数选取匹配波形对信号进行端点延拓,并利用变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)将延拓后信号分解为一系列固有模态分量,有效抑制了VMD中的端点效应;其次,选取有效分量作为输入观测信号,进行核独立成分分析,进一步分离干扰噪声与有效信号,并消除模态混叠,得到相互独立的有效故障特征频带,进而提取各频带的自回归模型参数、多尺度模糊熵和标准化能量矩构建故障特征向量集;最后,建立基于社会情感优化算法的IKELM分类模型,对故障特征进行分类,实现发动机故障诊断。仿真和实验结果表明,所提出的方法可有效抑制VMD的端点效应,提高信号分解精度,消除噪声干扰并分离出相互独立的有效故障特征频带,增强特征参数辨识度,最终提高发动机故障诊断速度与精度,发动机故障诊断平均准确率达到99.85%。     

基于LFOA优化多核支持向量机的液压泵故障诊断

针对采用传统支持向量机(Support Vector Machine,SVM)进行故障诊断时核函数的构造和参数的选取存在盲目性的问题,提出一种基于改进果蝇优化算法优化多核SVM的液压泵故障诊断方法。首先,对液压泵振动信号进行局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition,LCD),从多个角度提取混合特征组成特征集。然后,基于全局核函数和局部核函数构建多核支持向量机,并利用具有Levy飞行特征的果蝇优化算法(LFOA)对核函数权值和参数的选取进行优化。最后,将特征集输入多核SVM进行识别。液压泵故障诊断结果表明,与采用FOA、GA和PSO优化算法及单核SVM相比,所提方法具备全局寻优能力强和诊断准确率高的优点,可有效应用于液压泵故障诊断。     

基于改进特征选择方法的齿轮故障SVM诊断

为提高齿轮故障诊断的精度,对常用的共享特征选择方法(Share feature selection,SFS)进行改进,提出了改进的特征选择方法(Improved feature selection,IFS).改进的特征选择方法结合齿轮两两故障类型之间的特点,在齿轮两两故障之间建立独立的故障特征集,用以取代所有故障类型的...     

基于局部与全局结构保持算法的滚动轴承故障诊断

为了精准稳定地提取滚动轴承故障特征,提出一种基于局部与全局结构保持算法的低维敏感特征提取方法,采用K近邻(K-nearest neighbor algorithm,KNN)分类算法进行故障识别。对滚动轴承振动信号的时域和频域特征进行特征提取,组成初始特征集,采用该方法对初始特征集进行特征提取,提取过程中综合考虑初始特征集的局部结构特征和全局结构特征以避免其结构信息的丢失,同时引入正交约束减小主特征分量间的信息冗余,提取出最优表征初始特征集特征的敏感特征矢量,并通过K近邻分类算法对其进行分类。将该方法应用于滚动轴承故障诊断,通过与其他几种典型特征提取方法对比,该方法能更有效地提取滚动轴承四种状态的敏感特征矢量,在故障诊断中表现出更好的分类性能,整体故障识别率保持为100%。因此,该方法能有效提取敏感故障特征,为实际滚动轴承智能故障诊断提供参考。