数控机床伺服系统的故障形式及诊断方法

进给伺服系统故障是数控机床中较为常见的故障.首先,结合实际工作中数控机床的故障现象,介绍了伺服系统最常见的故障形式;其次,根据故障定位方法判断故障发生部位;最后,通过伺服系统故障诊断实例进行说明并提出处理办法.     

基于PSO优化RBF神经网络的反应釜故障诊断

针对单一径向基函数(RBF)神经网络在反应釜故障诊断中泛化能力不足的缺点,设计了基于粒子群(PSO)算法优化的RBF神经网络。利用PSO算法操作简单、容易实现等特点及其智能背景,对RBF神经网络的参数、连接权重进行优化,并用经PSO算法优化的RBF神经网络对反应釜故障进行仿真诊断。仿真诊断结果表明,PSO算法优化的RBF神经网络具有较好的分类效果,较RBF诊断模型精度高、收敛快,具有推广应用价值。     

Mechanical Fault Diagnosis Based on Band-phase-randomized Surrogate Data and Multifractal

The vibration signals of machinery with various faults often show clear nonlinear characteristics.Currently,fractal dimension analysis as the common useful method for nonlinear signal analysis,is a kind of single fractal form,which only reflects the overall irregularity of signals,but cannot describe its local scaling properties.For comprehensive revealing of internal properties,a combinatorial method based on band-phase-randomized(BPR) surrogate data and multifractal is introduced.BPR surrogate data method is effective to eliminate nonlinearity in specified frequency band for a fault signal,which can be utilized to detect nonlinear degree in whole fault signal by nonlinear titration method,and the overall nonlinear distribution of fault signal is displayed in nonlinear characteristic curve that can be used to analyze the fault signal qualitatively.Then multifractal theory as a quantitative analysis method is used to describe geometrical characteristics and local scaling properties,and asymmetry coefficient of multifractal spectrum and multifractal entropy for fault signals are extracted as new criterions to diagnose machinery faults.Several typical faults include rotor misalignment,transversal crack,and static-dynamic rubbing fault are analyzed,and the results indicate that those faults can be distinguished by the proposed method effectively,which provides a qualitative and quantitative analysis way in the field of machinery fault diagnosis.     

基于容错度自适应支持向量机的液压泵故障诊断

针对已有在线故障诊断方法在数据量大、噪声强条件下分类速度较低、分类精度不够高等问题,结合液压泵故障类别数目大、工作环境恶劣的特点,提出了一种适用于混凝土泵车液压泵在线诊断的状态识别算法——容错度自适应支持向量机。该方法主要从四个方面对分类速度做了改进：①引入容错度因子进行模型训练;②优先选择能将某一类故障样本单独分离出来的二分类器;③在满足②的基础上选择平均支持向量机少的分类器;④引入增量学习算法对参数进行自适应调整,提高多故障诊断中对新故障类别和新故障数据的适应性,保证系统的分类精度。通过对混凝土泵车的液压泵故障诊断,证明了该方法在明显提高分类速度的同时保证了较高的分类精度。     

基于小波包变换的滚动轴承故障诊断

针对故障轴承振动信号能量集中与调制的特点,提出了一种基于小波包能量法与Hilbert变换的滚动轴承故障诊断方法。使用小波包变换对振动信号进行分解、重构及能量计算,并应用Hilbert变换对能量集中频段的重构信号进行解调和频谱分析,提取故障特征频率。同时针对诊断过程中故障特征参数依靠人工计算的问题,提出故障特征参数自动提取方法。实际的滚动轴承实验数据的处理和分析结果表明,该诊断方法能够准确、快速地识别滚动轴承表面损伤的故障模式。     

多传感信息融合在液压故障诊断中的应用

针对恶劣工作环境下多传感信息融合识别效果差和D-S证据理论中证据难获取的问题,在组建有效的传感器网络的基础上,结合改进的JDL模型并根据数据融合分级处理思想,数据层采用自适应加权最小平方估计法对数据进行清洗和特征提取,特征层通过多并行PSO-Hopfield网络的联想记忆功能进行局部诊断,决策层根据修正的D-S证据理论进行时空域融合,并且每级和最终诊断之间都有直接数据通信和反馈,使得知识库信息能为数据挖掘进行知识发现作必要的数据储备。通过仿真结果可知:该数据融合系统容错性强、能综合利用传感器信息并准确定位故障。     

故障传播模型的飞机电源系统故障诊断研究

研究了基于故障传播模型的故障诊断方法,并将其应用于飞机电源系统,建立了故障诊断模型,用Warshall算法实现了邻接矩阵到可达矩阵的转换,采用改进的CWSE-Tree算法产生候选诊断,最后利用基于贝叶斯理论的方法计算得到候选诊断的后验概率,由此确定检修的先后顺序。结果表明,根据该检修顺序进行检测可以快速而准确的定位故障,具有一定的应用和参考价值。     

粒子滤波在含噪齿轮箱故障盲源分离中的应用

在机械故障诊断中,传感器所获得的信号不可避免地受到各种未知噪声的干扰,针对这种复杂噪声环境下的机械信号盲源分离不能得到较好分离效果的问题,提出了一种将粒子滤波用于含噪信号盲分离的方法,首先利用Rao-blackwellised粒子滤波对观测信号进行降噪处理,然后再进行独立分量分析。仿真和实验结果表明该方法是有效的。     

基于小波包和PSO-Elman神经网络的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承的故障诊断,分析滚动轴承故障机理及特点,提出基于小波包分析的滚动轴承振动信号的特征向量提取算法,并建立PSO-Elman神经网络进行故障诊断和识别。将滚动轴承故障振动信号进行小波包分解,构造频带能量谱作为特征向量,输入PSO-Elman神经网络对故障进行识别。试验结果表明,基于小波包分析和PSO-Elman神经网络相结合的方法可准确地实现滚动轴承的故障诊断。     

基于SK-NLM包络的滚动轴承故障冲击特征增强

非局部均值算法(NLM)是活跃于图像信号处理领域的一种新方法,因其良好的去噪特性,近几年来在滚动轴承故障诊断领域也开始获得应用。NLM利用样本点邻域窗口包含的局部结构为基本单元,通过对相似成分加权运算后取其平均值以达到抑制噪声干扰、突出故障冲击特征的目的。但对于强噪声条件下的低信噪比信号而言,NLM滤波效果并不理想。提出一种结合谱峭度(SK)和NLM权重包络谱的故障诊断方法,首先对原始信号进行SK分析得到最优中心频率及带宽构成最优滤波器,初步消除环境干扰及测量噪声;其次对NLM算法进行改进,不再以滤波信号为分析对象,而是直接利用NLM加权运算得到的信号样本点权值分布曲线作为预处理信号的包络信号,从权重角度使故障冲击得到二次增强,消除SK带通滤波器的带内噪声;最后对权值分布曲线进行包络谱分析,进而得到诊断结果。通过仿真信号、实验室信号及工程实际信号分析对所提方法进行了验证,并与最小熵解卷积(MED)进行了对比。