基于CMCPSO-SVM的轴承微弱故障诊断方法

针对旋转机械轴承微弱故障振动信号易被强噪声掩盖难以识别的问题,提出一种改进混沌粒子群优化支持向量机的故障诊断方法。将信号通过局部均值分解算法分解处理得到乘积函数(PF)分量,并进行能量归一化处理获得时频域特征集;通过迭代拉普拉斯得分降低时频域特征集的空间维度;以PF分量的排列熵作为混沌粒子群的适应度,并加入交叉和变异新策略,建立一种新的交叉变异混沌粒子群优化方法;利用改进的粒子群算法优化支持向量机的核函数和惩罚因子,并将优化后的分类模型应用于轴承故障诊断。结果表明：该故障分类模型的识别准确率高于其他分类模型。     

非参数互信息和多维尺度分析在滚动轴承故障诊断中的应用

针对轴承不同故障状态难以识别的问题,将特征选择方法应用于滚动轴承故障诊断。在互信息方法的基础上提出非参数互信息(NPMI)的特征选择方法:首先从原始信号中提取能够表征轴承运行状态变化的时频域统计特征并建立多域特征集;然后利用NPMI特征选择方法去除特征集中的无关特征和冗余特征,建立敏感特征集,再利用多维尺度分析对敏感特征集进行降维可视化处理,比较特征的类别可分及聚类能力;最后将降维后的特征向量输入到支持向量机中得到不同故障的识别结果。以分类器正确率为依据,验证了基于非参数互信息特征选择方法的有效性和优越性。     

基于主成分分析的多域特征融合轴承故障诊断

针对复杂工况下难以区分轴承故障状态的问题,提出一种基于主成分分析的多域特征融合轴承故障诊断方法。采集轴承振动加速度信号,提取轴承时域新量纲一化特征、频域幅值谱特征和时频域经验模态分解特征共13维特征用于完整表征轴承状态;利用主成分分析方法对所提取特征融合与降维,降低诊断模型复杂度与数据分析难度;最后,选择合适的卷积神经网络进行分类,通过石化机组故障诊断实验平台进行验证。结果表明：多域融合特征相对于单域特征诊断效果更好,卷积神经网络分类模型相对于其他经典分类模型诊断准确率更高,融合诊断分类方法整体诊断准确率达到86%。     

基于GWO-CMFH和改进ResNet轴承故障诊断

针对不同程度的小分类轴承故障，现有故障诊断方法准确率不高的问题，提出基于GWO-CMFH和改进ResNet的滚动轴承故障诊断方法。对于同一类型不同程度故障，提出基于GWO自适应优化结构元素参数的CMFH滤波方法，增强振动信号的脉冲故障特征并抑制背景噪声；采用连续小波变换将滤波后的信号转换成二维时频图谱；最后，提出基于混合注意力机制改进的残差网络模型，提高轴承故障诊断精度。在西储大学、东南大学及所选轴承数据集上进行验证实验，不同故障程度的小分类诊断准确率分别达到99.73%、98.12%和99.07%,表明所提方法具有很好的抗噪性、鲁棒性，可提高滚动轴承不同故障程度的诊断效果。     

基于EEMD-IGWO-SVM的电机轴承故障诊断

针对电机轴承易发生损坏、传统诊断方法耗时长且准确度低等问题,提出一种基于改进灰狼优化算法（IGWO）优化支持向量机（SVM）的电机轴承故障诊断方法。对电机振动数据进行集成经验模态分解（EEMD）,提取出IMF能量矩作为特征向量,并结合IGWO-SVM分类器,构造电机轴承故障检测模型。在模型引入改进Tent混沌映射、非线性收敛因子、动态权重策略,得到改进的分类算法,该算法可以快速精准地寻找SVM的最优惩罚参数C和核参数 γ。对电机轴承振动数据进行仿真实验,诊断结果表明该轴承故障方法平均准确率高达99.4%。最后通过实验验证提出的诊断方法具有良好的算法稳定性和抗噪性能,可有效提高故障诊断精度。     

快速多分离字典学习的轴承故障诊断方法研究

为了提高轴承故障诊断的准确率,减小重构的时间,文章提出了一种快速多分离字典学习(Fast multi-separable dictionary learning,FMSeDiL)的稀疏表示算法。与传统的字典学习方法不同,该方法首先利用相空间重构将一维故障信号重构到高维相空间,获得重构信号的矩阵,以此组成轴承故障诊断原始特征集;再对该矩阵进行分块处理,通过QR分解对每个类别矩阵信号的可分字典进行优化,并对分离的信号进行重构,由于分类所获得的欠定字典表示的信号单一,极大的提高了重构的效率。研究结果表明,基于相空间重构的快速多分离字典学习算法能有效获取轴承的非平稳故障特征信息,并且重构速度更快。     

基于深度学习的电机轴承故障诊断研究

针对目前已有的电机轴承故障诊断算法对于人工干预和专家经验的依赖,以及故障诊断工作的复杂度逐渐的提高。文章提出了基于深度学习中卷积神经网络的故障诊断算法,使用原始振动数据作为网络模型的输入对其进行训练以发挥其强大的自学习能力。根据振动数据的特点和实验对比选择模型的结构和参数,进而通过深层次网络结构的卷积操作以实现对原始振动数据的特征提取,最终在输出端利用Softmax分类器输出分类结果。通过实验验证表明,该方法对于轴承故障分类准确率能够达到99.8%,对比其他方法具有很好的分类效果。     

基于FastICA的遗传径向基神经网络轴承故障诊断研究

针对电机轴承故障诊断效率低和诊断结果准确率不高的问题,提出一种基于FastICA的遗传径向基神经网络的优化算法。利用独立分量分析算法,将信号分离成多个独立的信号源;根据独立信号源构建独立特征向量;将分离所得的独立信号源作为样本,输入到遗传算法优化后的径向基神经网络中进行故障识别,并与其他分类算法比较。实验结果表明,对于电机轴承多信号的故障诊断,该算法具有更好的故障诊断能力。     

基于混合时间序列卷积神经网络的轴承故障诊断

在传统滚动轴承故障诊断中,绝大多数方法采用了从振动信号提取特征的诊断模式,但是这种模式必然会使原始信号降维进而导致故障信息的丢失。卷积神经网络(CNN)通过权重共享和稀疏连接直接对原始信号进行操作,实现自适应特征提取,最大化保留故障信息。受CNN原理启发,开发出了一种基于工业振动信号特征的新型诊断框架,称之为混合时间序列CNN(HTS-CNN)。首先,利用估计总体比例的方法自适应确定模型训练样本数目;其次,通过对时间序列片段进行随机组合的方式,使模型能够提取非相邻信号特征;最后,利用Softmax激活函数在模型输出端执行多分类任务。通过对凯斯西储大学及CUT-2平台轴承数据进行分析,实验结果表明:该方法能够准确、有效的对滚动轴承故障进行分类。     

基于LLE及其改进距离算法的轴承故障诊断模型

针对原始LLE难以发掘非平稳振动信号高维非线性、不均匀或存在"孔洞"的采样数据潜在几何分布特征,提出一种基于LLE及其改进算法的滚动轴承故障诊断模型。通过将计算欧氏距离改进的局部线性嵌入(LLE)算法应用于滚动轴承故障诊断模型,在邻域因子k取值比较小时的情况下就可得到良好的特征提取效果,扩大了模型参数k的选取范围,减少特征提取计算的时间;通过将监督学习线性判别分析(LDA)能保证投影后样本在新的特征空间具有最大的类间距离和最小的类内距离的基本概念应用于改进距离的LLE算法参数选择后对其降维结果的直观的验证处理上,来确保降维样本在新的特征空间具有最佳的特征可分离性。并与未改进LLE算法及传统线性降维方法 PCA对比实验结果来验证基于改进距离LLE算法与离散度矩阵结合的故障诊断模型的优越性。     

基于振动时域特征的船用滚动轴承故障诊断方法

基于机器学习故障诊断方法,针对船用滚动轴承复合故障特征提取多样化的特点,提出一种以振动信号时域指标为特征的随机森林故障诊断方法。将振动时域信号进行清洗转换,构造5个量纲一化指标的衍生特征,并选取以决策树为基本分类器的随机森林算法建立训练模型;通过特征筛选、评估测试和模型优化得到较为理想的故障诊断分类模型;采用滚动轴承竞赛数据集进行模型仿真,并结合实际模拟8种船用滚动轴承故障状态。通过三向振动实验和算法建模,证明特征提取的科学性和故障诊断模型的有效性。结果表明:采用该方法,数据仿真诊断准确率为98.61%,实验诊断准确率为98.85%,且该方法在振动采集方向为轴向时诊断效果最优。     

基于小波包神经网络的轴承故障识别模型

针对传统故障特征提取过程复杂、诊断方案单一且准确性差等问题,提出了基于多阈值小波包和深度置信网络(DBN)的轴承故障识别方案。本文作者采用最优小波基函数和软硬阈值结合方法对原始振动信号进行三层分解降噪处理,得到8个从低频到高频段的信号成分,对其进行组合重构作为神经网络的输入样本;通过DBN在数据处理上的特征重构优势,建立了DBNBP神经网络的轴承故障识别模型,确定模型的各类参数。经多次实验,探究不同样本输入对模型识别率的影响,并与传统的浅层神经网络识别模型做对比分析,结果表明:经训练的DBNBP轴承故障识别模型可从原始数据、小波包分解信号实现轴承故障信号的准确特征学习和分类,结合识别率和诊断时间考虑,经小波包分解信号输入具有更优的诊断效率。     

多尺度代价敏感卷积神经网络的轴承故障诊断

针对滚动轴承故障诊断过程中因采集数据不平衡而导致诊断精度下降的问题开展研究。面向原始一维振动信号多尺度复杂性的特点,提出一种基于多尺度代价敏感卷积神经网络的不平衡故障诊断方法。构建串并联结构的多尺度一维卷积特征提取层,通过设计不同卷积层的连接方式和选取不同的卷积核大小实现多特征提取;利用注意力机制自适应设置Adacost代价敏感损失函数的代价矩阵,实现权重的自适应分配。通过在多种不平衡比率的西储大学轴承数据集上的实验表明：该方法能有效提升模型在不同不平衡数据集中的分类性能,且具有更强的泛化能力。     

基于深度卷积神经网络的轴承故障诊断技术研究

为了提高轴承故障诊断的准确度,采用深度卷积神经网络算法来实现轴承故障分类。首先根据轴承振动故障特征频率建立轴承故障数据库,接着对轴承的振动信号按不同切片长度和固定宽度进行周期提取,建立特征向量矩阵,然后建立深度卷积神经网络的故障诊断模型,在网络设计时,差异化设置卷积核与池化尺寸,优化神经网络训练的核心参数,最后获得稳定的卷积神经网络模型。经过实例仿真,基于深度卷积神经网络的轴承故障分类准确率高,标准差小。     

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...     

EMD分解与多特征融合的齿轮故障诊断方法

为解决齿轮振动信号在现实中难以获取大量典型故障样本和分类的精确度低的问题,提出基于EMD分解与多特征融合的齿轮故障诊断方法。首先,提取反映信号特征的各项参数指标作为特征向量;其次,利用经验模式分解(EMD)对原始信号进行分解,进而提取分解后各本征模式分量(IMF)的能量指标组成特征向量;然后,将其与信号特征各项参数融合成特征向量组合,并将其作为SVM多故障分类器的训练样本进行训练,实现齿轮的智能诊断。通过实验室轴承的故障诊断研究表明:该方法对于齿轮的各种状态具有很好的分类精确度,更加有效地识别齿轮故障类型。     

基于VMD与IFWA-SVM的滚动轴承故障诊断研究北大核心

为有效提取非平稳性、复杂性的滚动轴承振动信号特征,提出一种基于变分模态分解、改进烟花算法(IFWA)优化支持向量机(SVM)的滚动轴承故障诊断方法。利用VMD对原始信号进行分解,计算得到各IMF的样本熵,将原始信号的时域特征与其结合组成特征矩阵。为提高故障诊断效率,采用IFWA优化SVM,建立IFWA-SVM模型。使用训练集特征矩阵训练诊断模型,实现滚动轴承的故障诊断。利用实测信号验证该方法,并与粒子群算法优化进行比较。结果表明:利用该方法进行诊断,正确率提高了3.33%、训练时间缩短了21.55 s,验证了该方法的可行性。     

基于1DCNN-BiLSTM的端到端滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承早期故障诊断时时频域特征选取主观性强、时序特征信息利用不足等问题,提出一种基于卷积神经网络和双向长短时记忆神经网络的滚动轴承早期故障诊断方法。采用卷积神经网络提取原始振动信号特征,并在卷积层后引入批正则化层,以消除数据的不规则性对权重优化的影响,并通过扩展首层卷积层和调整步长以提高特征提取效率。引入双向长短时记忆神经网络提升卷积神经网络对时序特征的提取能力,通过批正则化层和Dropout层增强模型的鲁棒性和减少神经元与神经元之间的依赖关系。最后,通过滚动轴承试验数据对文中方法进行验证。结果表明：与传统方法相比,文中方法不仅训练速度更快,而且故障诊断准确率也大幅提高。