基于LMD与改进SVM的轴承故障诊断方法

针对轴承振动信号故障特征信息实际提取困难的问题,基于局部均值分解(LMD)与改进支持向量机(SVM)提出了轴承故障诊断方法.对所采集的轴承振动信号进行局部均值分解,得到若干乘积函数的分量.计算各乘积函数的能量,选取能量百分比值作为识别故障的特征值.针对支持向量机不能自适应选择核函数参数和惩罚因子的问题,利用细菌觅食优化算法对支持向量机进行参数优化.将特征值输入改进支持向量机模型,对轴承故障状态进行识别.试验结果表明,相对于传统支持向量机模型和隐马尔可夫模型,采用所提出的轴承故障诊断方法,对轴承故障的识别准确率提高7个百分点以上,由此验证了所提出的轴承故障诊断方法的可靠性.     

基于KPCA和PSOSVM的异步电机故障诊断

针对异步电机故障振动信号具有较强的非线性特征,而传统的线性分析方法易造成振动信号非线性成分的丢失这一情况,提出一种核主元分析和粒子群支持向量机相结合的异步电机故障诊断方法。利用核函数实现输入空间到高维特征空间的非线性映射以及对映射数据的主元分析,得到原始样本的非线性主元,实现特征提取和数据压缩,将获得的核主元特征通过支持向量机进行模式识别。采用距离比值法和粒子群算法分别对核主元分析和支持向量机的参数进行双重优化选择。实验结果表明,该方法能有效提取故障信号的非线性特征,具有较强的非线性模式识别能力,相比主元分析和支持向量机方法,分类效果更好,实时性更强,可快速有效实现异步电机故障诊断。     

基于小波包分解与DAG SVM的柱塞泵故障诊断

针对柱塞泵检测诊断中故障特征模糊、成因复杂、难以准确定位的问题,结合决策树与支持向量机提出一种基于小波包分解与DAG SVM的柱塞泵故障诊断方法。该方法预先对所用C SVM和RBF核函数的参数进行优化,而后采用db5小波包对泵体振动信号进行三层分解以提取特征向量,将特征向量输入支持向量机完成其训练及模式识别过程。同时设计了柱塞泵故障诊断的一体化装置,通过模拟不同故障,利用已知故障样本完成支持向量机的训练过程,进而对待测样本进行故障模式识别。诊断结果与样本已知状态相符,验证了该方法的准确性。     

基于果蝇优化算法-小波支持向量数据描述的滚动轴承性能退化评估

针对支持向量数据描述(SVDD)算法对滚动轴承早期故障不敏感、参数选择困难的问题,提出了一种基于果蝇优化算法-小波支持向量数据描述(FOA-WSVDD)的滚动轴承性能退化评估方法。提取滚动轴承早期无故障振动信号的时域、时频域特征向量,并基于单调性进行特征选择;针对现有核函数对滚动轴承早期故障不敏感问题,将小波核函数引入到SVDD算法中;针对SVDD算法参数选择困难的问题,以支持向量个数与总样本数的比值作为适应度函数,采用改进的FOA算法对其核参数进行优化,建立FOA-WSVDD评估模型;最后,将轴承后期振动数据的特征向量输入到该WSVDD模型中,得到轴承的性能退化指标。试验结果表明,采用所提方法能准确地对轴承早期故障作出预警,与基于高斯核函数的SVDD算法相比,提前了17h。     

基于VMD能量熵与SVM的行星齿轮箱故障诊断

由于行星齿轮箱振动信号的故障特征难被提取,故采用变分模态分解(VMD)能量熵与支持向量机(SVM)相结合的方式实现行星齿轮箱故障诊断.首先利用VMD方法将振动信号分解为不同尺度的内禀模态函数(IMF)并提取各IMF的能量熵值构成特征矩阵,其次利用粒子群算法(PSO)对支持向量机的惩罚因子和核函数优化,最后将特征矩阵输入支持向量机进行故障模式识别.通过行星齿轮箱的实验研究,验证了该方法的有效性并且识别准确率高达99.625％.     

基于VMD能量熵与SVM的行星齿轮箱故障诊断

由于行星齿轮箱振动信号的故障特征难被提取,故采用变分模态分解(VMD)能量熵与支持向量机(SVM)相结合的方式实现行星齿轮箱故障诊断.首先利用VMD方法将振动信号分解为不同尺度的内禀模态函数(IMF)并提取各IMF的能量熵值构成特征矩阵,其次利用粒子群算法(PSO)对支持向量机的惩罚因子和核函数优化,最后将特征矩阵输入支持向量机进行故障模式识别.通过行星齿轮箱的实验研究,验证了该方法的有效性并且识别准确率高达99.625％.     

基于VMD能量熵与SVM的行星齿轮箱故障诊断

由于行星齿轮箱振动信号的故障特征难被提取,故采用变分模态分解(VMD)能量熵与支持向量机(SVM)相结合的方式实现行星齿轮箱故障诊断.首先利用VMD方法将振动信号分解为不同尺度的内禀模态函数(IMF)并提取各IMF的能量熵值构成特征矩阵,其次利用粒子群算法(PSO)对支持向量机的惩罚因子和核函数优化,最后将特征矩阵输入支持向量机进行故障模式识别.通过行星齿轮箱的实验研究,验证了该方法的有效性并且识别准确率高达99.625％.     

基于多重分形与SVM的齿轮箱故障诊断研究

针对齿轮箱振动信号的非平稳性和非线性,提出一种多重分形和支持向量机相结合的故障诊断方法。运用多重分形理论方法对齿轮振动信号进行分析,通过分析发现多重分形谱和广义维数作为故障特征能够很好地反映齿轮箱的工作状态;对支持向量机的参数利用粒子群优化算法进行优化,并将齿轮箱振动信号的多重分形特征量作为支持向量机的输入参数以识别齿轮的故障类型。实验结果表明,该方法在样本较小的情况下能够准确对齿轮箱的故障类型进行分类。     

基于遗传退火优化MSVM的齿轮箱故障诊断

为了实现齿轮箱典型故障的自适应准确辨识,提出一种遗传退火算法优化多核支持向量机的齿轮箱故障诊断模型。首先,将齿轮箱故障振动信号经验模式分解为多个内禀模态分量并提取其幅值能量特征;然后,再基于高斯核和多项式核构建多核支持向量机;最后,将表征齿轮箱故障特征的内禀模态分量能量输入到遗传退火算法优化的多核支持向量机进行故障模式辨识。理论分析表明,多核支持向量机能够逼近任意多元连续函数,遗传退火参数优化可快速准确得到多核支持向量机的全局最优参数向量。通过齿轮箱的故障模拟实验验证了该方法的有效性,结果表明,相比于传统的故障诊断模型,该方法显著提高了齿轮箱典型故障的诊断精度和泛化推广能力。     

粗糙集在滚动轴承故障诊断中的应用

对滚动轴承几种常见点蚀故障的振动信号特征值进行分析,使用粗糙集基于熵的离散化算法进行属性离散化,并采用基于属性重要度的启发式约简算法进行属性约简,然后选用径向基核函数的支持向量机将经过属性约简的特征向量输入支持向量机训练,建立支持向量机模型并进行故障识别与诊断。实验分析结果表明,应用粗糙集和支持向量机相结合的混合智能诊断方法,将粗糙集作为支持向量机的前置系统对数据进行预处理,利用粗糙集可以减少信息表达的属性数量和故障诊断决策系统的规则数,使支持向量机输入端数据量大大减少,提高系统的处理速度,对于滚动轴承振动信号的故障模式识别可以获得良好的效果。从而验证了粗糙集理论对滚动轴承故障诊断的有效性以及其应用价值。     

基于变分模态分解和PSO-SVM的起重机齿轮箱故障诊断

起重机齿轮箱的振动信号具有信噪比低、非线性的特点,需要一定的专业知识和经验才能实现故障诊断。为了实现起重机齿轮箱的智能故障诊断,提出了一种基于变分模态分解(Variation?al modal decomposition,VMD)改进小波降噪和粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)优化支持向量机(Support vector machine,SVM)的智能故障诊断方法。首先,利用VMD将振动信号分解,得到不同尺度的本征模态函数(Intrinsic mode function,IMF),将分解的高频分量进行改进小波降噪后和低频分量完成信号重构;然后,提取重构信号的特征参数构建特征向量,使用核主分量分析(Ker?nel principal component analysis,KPCA)对向量降维处理实现特征信息融合;最后,利用PSO优化后的SVM进行故障识别分类。实验验证表明,基于VMD改进小波信号预处理和PSO算法优化SVM的模型具有很高的识别准确率,能够有效、准确地对起重机齿轮箱的故障类型进行识别和分类。     

基于等距特征映射和支持矢量机的转子故障诊断方法

针对振动信号的非线性特征,提出一种基于等距特征映射(Isometric feature mapping,ISOMAP)和支持矢量机(Support vector machine,SVM)的转子故障诊断方法。利用ISOMAP把数据从高维空间投影到低维空间而不改变数据内在属性的特点,对高维的故障振动信号降维并提取出低维的数据作为特征矢量,采用一种新核函数支持矢量机作为分类器进行故障诊断。将该方法应用于转子故障诊断,结果表明,ISOMAP-SVM方法不仅具有较高的故障诊断率,而且取得振动信号在低维空间的可视化表示。与其他核函数相比新核函数支持矢量机具有较好的诊断效果。     

Fault diagnosis method of rolling bearing using principal component analysis and support vector machine

To effectively extract the fault feature information of rolling bearings and improve the performance of fault diagnosis, a fault diagnosis method based on principal component analysis and support vector machine was presented, and the rolling bearings signals with different fault states were collected. To address the limitation on effectively dealing with the raw vibration signals by the traditional signal processing technology based on Fourier transform, wavelet packet decomposition was employed to extract the features of bearing faults such as outer ring flaking, inner ring flaking, roller flaking and normal condition. Compared with the previous literature on fault diagnosis using principal component analysis (PCA) and support vector machine (SVM), one-to-one and one-to-many algorithms were taken into account. Additionally, the effect of four kernel functions, such as liner kernel function, polynomial kernel function, radial basis function and hyperbolic tangent kernel function, on the performance of SVM classifier was investigated, and the optimal hype-parameters of SVM classifier model were determined by genetic algorithm optimization. PCA was employed for dimension reduction, so as to reduce the computational complexity. The principal components that reached more than 95 % cumulative contribution rate were extracted by PCA and were input into SVM and BP neural network classifiers for identification. Results show that the fault feature dimensionality of the rolling bearing is reduced from 8-dimensions to 5-dimensions, which can still characterize the bearing status effectively, and the computational complexity is reduced as well. Compared with the raw feature set, PCA has a higher fault diagnosis accuracy (more than 97 %), and a shorter diagnosis time relatively. To better verify the superiority of the proposed method, SVM classification results were compared with the results of BP neural network. It is concluded that SVM classifier achieved a better performance than BP neural network classifier in terms of the classification accuracy and time-cost.     

基于PCA和SVM的内燃机故障诊断

为有效对内燃机运行状态进行评估,根据内燃机振动信号特征和故障样本较少的特点,提出了基于主分量分析和支持向量机进行内燃机状态判别的故障诊断方法。提取内燃机振动特征参数,利用主分量分析消除其信息冗余,提取反映内燃机运行状态的主分量特征,实现内燃机振动特征参数降维。通过选择适合内燃机振动信号的径向基核函数,构造一对多的支持向量机多类分类器,对主分量特征进行训练学习,实现内燃机运行状态判别。通过对模拟内燃机不同运行状态的试验分析,结果表明该方法可以有效识别内燃机不同的运行状态。     

应用自适应Morlet小波和NGA优化SVM的轴承故障诊断

小波和小生境遗传算法（niche genetic algorithm,简称NGA)优化支持向量机（support vector machine,简称SVM)实现滚动轴承故障诊断的新方法。首先,采用自适应Morlet小波方法提取出最佳尺度附近的3个信号分量作为特征信号,分别计算它们的Shannon能量熵值作为特征量得到样本集,作为SVM的输入向量,并用样本集训练1-v-r SVM;然后,再构造一种新的核函数,并用NGA在SVM训练过程中对核函数参数进行优化,提高SVM学习机器的分类性能;最后,将本研究方法用于对含有较强噪声的实际滚动轴承的内圈、外圈、滚珠故障样本进行了分类识别。结果表明,该方法具有较好的抗噪和分类能力,验证了其有效性和可行性。     

Multi-fault diagnosis study on roller bearing based on multi-kernel support vector machine with chaotic particle swarm optimization

A novel intelligent fault diagnosis model based on multi-kernel support vector machine (MSVM) with chaotic particle swarm optimization (CPSO) for roller bearing fault diagnosis is proposed. Multi-kernel support vector machine is a powerful new tool for roller bearing fault diagnosis with small sampling, nonlinearity and high dimension. Chaotic particle swarm optimization is developed in this study to determine the optimal parameters for MSVM with high accuracy and great generalization ability. Moreover, the feature vectors for fault diagnosis are obtained from vibration signal that preprocessed by time-domain, frequency-domain and empirical mode decomposition (EMD) and the typical manifold learning method LTSA is used to select salient features. The experimental results indicate that this proposed approach is an effective method for roller bearing fault diagnosis, which has more strong generalization ability and can achieve higher diagnostic accuracy than that of the single kernel SVM or the MSVM which parameters are randomly extracted.     

基于GMKL-SVM的模拟电路故障诊断方法

提出了一种新颖的基于广义多核支持向量机(GMKL-SVM)的模拟电路故障诊断方法。首先,应用Haar小波分析提取被测电路时域响应信号的小波系数作为特征参量,并生成样本数据;然后,基于样本数据,应用量子粒子群算法对GMKL-SVM的参数进行优化,并以此建立基于GMKL-SVM的故障诊断模型,用于区分模拟电路的各个故障。实例电路的单故障和双故障诊断实验结果表明,所提出的GMKL-SVM方法能较好地实现模拟电路故障诊断,与传统的GMKL-SVM方法相比,表现出了更好的性能,获得了更高的故障诊断正确率。     

A novel fault diagnosis model for gearbox based on wavelet support vector machine with immune genetic algorithm

A novel intelligent diagnosis model based on wavelet support vector machine (WSVM) and immune genetic algorithm (IGA) for gearbox fault diagnosis is proposed. Wavelet support vector machine is a powerful novel tool for solving the diagnosis problem with small sampling, nonlinearity and high dimension. Immune genetic algorithm is developed in this study to determine the optimal parameters for WSVM with the highest accuracy and generalization ability. Moreover, the feature vectors for fault diagnosis are obtained from vibration signal that preprocessed by empirical mode decomposition (EMD). The experimental results indicate that this proposed approach is an effective method for gearbox fault diagnosis, which has more strong generalization ability and can achieve higher diagnostic accuracy than that of the artificial neural network and the SVM which has randomly extracted parameters.     

支持向量机在船舶主机诊断中的应用

为了简化船舶主机故障诊断,提高诊断效率,文章采用了支持向量机的故障诊断原理,通过小波包分解提取信号的特征参数,再将特征量送入故障分类器中进行训练,即可得出诊断结果。当数据样本较少时,采用支持向量机与采用神经网络诊断相比,具有算法简单、故障分类能力强的优点。