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。     

基于小波包样本熵及GA-BP网络的旋转机械故障识别

针对旋转机械故障信号具有非线性、非平稳性特点,提出一种基于小波包样本熵及GA-BP网络的故障识别方法。首先对故障信号进行小波包分解,计算重构节点信号能量较大的前4个子频带振动信号的样本熵作为特征向量;然后将特征向量输入GA-BP网络模型进行故障类型识别,并且与传统BP网络作对比。实验结果表明:转子实验台不同故障信号的小波包样本熵不同,该方法对转子故障区别度更有效果,故障识别率明显提高。     

基于VMD能量熵和HMM的行星齿轮箱故障识别方法

针对行星齿轮箱振动信号成分复杂、非平稳、非线性的特点,提出一种基于变分模态分解(VMD)能量熵和隐马尔科夫模型(HMM)的故障识别方法。利用VMD算法对不同故障类型的齿轮振动信号进行分解,提取经信号分解得到的各阶本征模态函数(IMF)的能量熵。基于不同故障类型的各IMF分量能量熵在分布上的各异性,将其集合作为故障识别的特征向量。利用不同故障类型的特征向量组成的训练集训练HMM,计算最大对数似然概率值,用于判断测试样本的故障类型。利用该方法对一定转速下行星轮的3种故障进行识别,结果表明：当载荷不同时,它对行星轮齿根裂纹、断齿和齿面磨损3种故障的平均识别率可达到95.83%     

基于EMD降噪的递归图分析方法在齿轮故障诊断中的应用

为从齿轮振动信号中提取包含故障信息的特征量,提出了一种基于经验模态分解(EMD)降噪的递归图分析方法。该方法用EMD方法将振动信号分解为有限个固有模式函数(IMF)分量,选取包含故障信息的IMF分量建立递归图,从递归图中提取特征向量,运用高斯混合模型进行模式识别。将该方法运用于故障齿轮振动信号的识别,结果表明该方法具有较高的识别率,对齿轮故障能够有效地进行分类与诊断。     

基于CEEMD航空液压管路故障诊断方法研究

航空液压管路是飞机液压系统的重要组成部分,为了对其早期故障进行准确识别及预测,针对航空液压管路中早期微弱故障振动信号进行研究,利用自适应白噪声完备总体经验模态分解方法将信号分解为多个分量,搭建ResNet网络结构,并将获得的分量输入到深度残差网络（ResNet）进行训练测试。实验结果表明：CEEMDAN-ResNet模型故障识别率可达99.78%,故障预测训练迭代到1 200次时,准确率将会达到99.5%左右并持续稳定,验证了所建立的CEEMDAN-ResNet模型对航空液压管路早期故障识别与预测的准确性、可行性。     

基于多特征提取和LSSVM的轴承故障诊断

针对故障滚动轴承的振动信号具有非线性、非平稳的特点,提出一种基于时域指标、小波包能量和最小二乘支持向量机(LSSVM)的轴承故障诊断方法。分别对滚动轴承的原始信号进行时域分析计算和小波包分解,并提取状态差异较明显的时域指标和小波包分解后能量差异较大的小波包能量作为故障特征向量;将含有多个特征向量的数据样本分为训练样本和测试样本并进行归一化处理;训练样本作为LSSVM的输入来对该模型进行训练,通过训练好的LSSVM模型对测试样本进行分类和诊断。实验结果表明:采用该方法,轴承状态总体识别率为97.5%。     

变频环境下异步电机故障诊断方法

针对变频环境下异步电机故障时定子电流信号非平稳的问题,提出一种互补集合经验模态分解（CEEMD）与卷积神经网络（CNN）结合的异步电机故障诊断方法。首先通过ANSYS对变频环境下电机建模获得仿真电流数据,利用CEEMD将电机定子电流信号分解为一系列本征模态函数（IMF）;其次通过计算排列熵和样本熵,选取复杂程度小的IMF分量并计算其平均值来提取出故障特征;接着将特征数据集输入卷积神经网络（CNN）进行训练和验证;最后搭建实验平台收集电流信号,对信号进行滤波和CEEMD分解重构,放入CNN训练好的模型进行测试,识别率达95.56%。证明了该方法是一种可行的异步电机故障诊断方法,可实现对异步电机正常、转子断条和气隙偏心状态的准确识别。     

基于栈式稀疏自编码器的抽油机故障诊断研究

为了及时发现抽油机故障,减少生产成本,提高生产效率,通过分析不同形状的抽油机示功图来及时准确地判断抽油机工作状况很有必要。传统人工识别方法不能实现抽油机工况实时诊断,而传统智能算法识别准确度低,故提出一种基于栈式稀疏自编码器的抽油机示功图识别方法,用于抽油机故障诊断。该方法通过栈式稀疏自编码器自动提取示功图数据深层可分性特征,然后利用学习到的特征结合对应的样本标签通过支持向量机进行有监督训练与分类。将采集的中原油田实测示功图对该方法进行实验,结果表明该方法具有较高的示功图识别速度和识别准确度。该方法为快速准确地进行抽油机故障诊断提供了参考。     

基于多特征融合与GA-BP模型的滚动轴承故障识别

针对滚动轴承故障识别问题,基于遗传算法(GA)和BP神经网络等技术,提出一种GA-BP神经网络模型。该模型以训练数据的输出误差作为目标函数,利用遗传算法对BP神经网络的初始权值和阈值进行优化选择。将经验模态分解能量比和时域特征相结合的特征向量作为BP神经网络的输入,对滚动轴承不同工况下的故障进行识别。滚动轴承故障诊断的实例表明:该模型较传统BP神经网络模型具有更好的收敛精度、收敛速度和识别率。     

基于磁记忆信号特征的管道缺陷分类识别和分级识别方法

基于支持向量机(SVM)方法和模拟油田现场管道磁记忆检测数据分别建立了管道缺陷的分类识别和分级识别方法;采用该方法对油田现场5根在役油气管道的缺陷类型进行了识别,并对试验管道的穿孔腐蚀与未穿孔腐蚀两种腐蚀程度进行了识别。结果表明：以三类不同特征量的组合分别建立的SVM模型对缺陷类型的识别率分别是77.08%、89.58%和95.83%,其中使用时域、形态和频域特征量的SVM模型的识别率最高;腐蚀缺陷分级识别方法的识别率达到了90%。该方法可有效识别管道腐蚀缺陷和应力集中缺陷,以及腐蚀缺陷的腐蚀程度。     

基于Adam-DBN网络的行星齿轮箱故障诊断方法研究

随着现代机械装备的复杂化,传统的故障诊断方法难以满足表征设备间的复杂映射关系,且在如今大数据背景下面临着维数灾难的问题。文章结合深度置信网络以及梯度优化算法提出了一种基于梯度优化深度置信网络(Adam-DBN),通过数据验证选取最优梯度优化算法对深度置信网络的的梯度算法进行调优。搭建模拟实际工况的行星齿轮箱实验台,通过实验台采集所得数据构成数据集对方法进行验证。实验表明文中提出的方法能够有效提高DBN网络的收敛速度与训练精度,同时具有较高的故障识别准确率。     

基于CWT-CNN的离心泵轴承故障识别方法

针对传统的轴承故障诊断方法在面对强噪声和非平稳信号识别时特征提取过度依赖先验知识和专家经验等问题,结合传统的信号处理方法和深度学习算法提出一种基于CWT-CNN的离心泵轴承故障识别方法。连续小波变换(CWT)将原始的1D振动信号转化为故障特征信息更丰富的2D时频图,2D时频图再输入到卷积层完成特征的自动提取,最后SoftMax层完成故障识别。经过西储大学公开轴承数据集和实验室搭建的离心泵振动轴承采集实验台验证,该方法的故障识别准确率均能达到90%以上。     

基于EMD-HMM的机床刀具磨损故障诊断

针对机床刀具磨损故障诊断,提出基于经验模态分解(EMD)进行信号处理和基于隐马尔科夫模型(HMM)进行模式识别的刀具故障诊断方法。在信号处理阶段,对机加工过程中的振动信号进行经验模态分解,得到若干固有模态函数(IMF),计算IMF的能量值并选用前几阶高能量的IMF作为识别参数。在模式识别阶段,先将训练样本使用HMM的基本方法进行模型训练获得HMMs,再使用测试样本进行模型准确性验证。完成验证的模型就可以表示该机床刀具磨损和机加工刀具信号的对应关系,可以应用到刀具磨损的监测识别中。     

基于DPSO-BP的机械转子故障诊断

信号特征提取的方式直接影响故障诊断的结果,因此提出一种新的特征向量组合方式从而进行有效故障模式识别,以从原始信号中提取出能够最大程度地表征其所包含信息的信号特征。将经过经验模态分解后得到原始信号的有效IMF分量的能量以及信号的能量熵相结合作为特征向量。由于机械转子故障诊断缺失情况时有发生,提出采用DPSO算法优化BP神经网络的方法。该方法主要通过优化神经网络的初始权值和阈值的方式对BP神经网络进行改进。结果表明：与传统的BP神经网络模型相比,改进后的BP神经网络模型迭代次数大幅度减少,训练时长也相应缩短,模型的训练精度以及故障诊断的正确率也得到提高。     

基于堆栈降噪自编码的轴承故障诊断方法

针对传统轴承故障智能诊断中特征学习困难,且需要掌握大量的信号处理方法和诊断经验,提出直接从原始数据出发对轴承故障状态进行分类识别的新方法。该方法通过深度学习利用原始振动数据训练堆栈自编码网络,由于免除了智能诊断的显式特征提取阶段,从而能够减少人工参与因素,摆脱了对大量信号处理技术与诊断经验的依赖。试验结果显示:所提出的方法能对轴承故障识别率达到97%,具有较好的识别能力,能够完成故障特征的自适应提取,增强了机械故障诊断的智能性。     

基于改进GA-KSW熵法的无人机拍摄绝缘子故障识别

针对输电线路中绝缘子的故障问题,设计并实现一套绝缘子自爆故障识别算法。设计无人机整体构架,包括导航能力、避障能力以及高压线旁工作的抗干扰能力;对传统遗传算法进行改进,结合最佳熵阈值确定法对绝缘子图像进行分割;利用形态学得到纯净的绝缘子串;采用所设计的拟合算法推测绝缘子应有位置,分别从正视图和斜视图对绝缘子自爆故障进行识别。结果表明：所提算法在分割绝缘子图像时精确度高,速度比传统遗传算法提高了约75%;该算法适用于多角度拍摄的绝缘子故障识别,为无人机拍摄的绝缘子故障识别提供了保障。