机械振动信号携带大量重要的机械状态信息,然而机械故障振动信号在复杂工作状态下通常呈现非平稳、非线性特性。因此,从振动信号抽取和选择有效的机械故障特征、提高故障识别性能,成为机械故障诊断研究的热点。针对上述问题,本文提出了...机械振动信号携带大量重要的机械状态信息,然而机械故障振动信号在复杂工作状态下通常呈现非平稳、非线性特性。因此,从振动信号抽取和选择有效的机械故障特征、提高故障识别性能,成为机械故障诊断研究的热点。针对上述问题,本文提出了基于集成局部均值分解(Ensemble local means decomposition,ELMD)与改进的稀疏多尺度支持向量机(Sparse multiscale support vector machine,SMSVM)的机械故障诊断方法。该方法首先使用自适应非线性、非平稳信号处理方法 ELMD把多模态调制故障信号分解成为多个单模态解调信号,有效地增强了故障特征。把压缩感知和多尺度分析技术融合于故障模式分类中,提出改进SMSVM旋转机械故障识别方法,提高多类机械微弱故障数据模式识别性能。该方法融合稀疏表示、多尺度分析和SVM的优点,无需求解复杂的优化问题,易于推广至更多尺度SVM,具有计算量少、泛化性与鲁棒性好、物理意义明显等优点。人工数据和实验设备数据验证了本文算法的优越性。展开更多
机械故障特征具有周期性、稀疏性以及被噪声污染严重特点,而大部分特征抽取方法(如局部线性嵌入(locally linear embedding,LLE)、局部切空间排列(local tangent space alignment,LTSA))性能往往受到噪声影响.因此,抑制振动信号噪声、...机械故障特征具有周期性、稀疏性以及被噪声污染严重特点,而大部分特征抽取方法(如局部线性嵌入(locally linear embedding,LLE)、局部切空间排列(local tangent space alignment,LTSA))性能往往受到噪声影响.因此,抑制振动信号噪声、抽取有效故障特征成为机械故障检测的关键.本文提出融合奇异值分解与周期重叠簇稀疏(reweighted singular value decomposition integrating with periodic overlapping group sparsity,RSVD-POGS)的机械故障稀疏特征抽取方法.该方法首先利用RSVD把多成分振动信号分解为奇异成分集合,并使用周期调制强度(periodic modulation intensity,PMI)准则选择有效奇异成分,然后使用POGS从奇异成分提取稀疏周期冲击特征,并由选择的奇异成分重构原始信号,增强周期稀疏故障信号特征.最后,使用低SNR仿真周期冲击信号对RSVD-POGS算法与POGS方法进行对比,并将RSVD-POGS方法应用于实验台轴承正常和故障信号的特征提取中.实验结果表明,该算法可以有效地提取稀疏微弱故障特征,具有较大的优越性.展开更多
分析了多类支持向量数据描述(support vector data description,SVDD)算法存在的问题,提出一种新的不平衡数据v-NSVDD多分类算法.该方法借鉴了v-SVM方法以及带有负类的SVDD的思想,并基于不同类别样本间隔最大原理,较好地克服噪声和在野...分析了多类支持向量数据描述(support vector data description,SVDD)算法存在的问题,提出一种新的不平衡数据v-NSVDD多分类算法.该方法借鉴了v-SVM方法以及带有负类的SVDD的思想,并基于不同类别样本间隔最大原理,较好地克服噪声和在野点的影响,提高了分类模型的泛化性能;通过样本加权的方法解决了不平衡类别样本预测精度低的问题,并在理论上给出了根据类别样本数量设置样本加权系数的方法.针对实际应用存在大量复杂、非线性分类数据,通过核方法把上述线性分类算法推广到非线性数据分类情形.由于现有的多分类器无法实现拒判,而且每个分类器的核函数参数不同,导致数据点与各个超球中心距离的计算结果与实际距离不相符,影响了数据判决结果的准确性和可靠性.针对上述问题,给出基于相对距离和K-NN规则相结合的多分类方法,提高了分类结果的准确性和可靠性.使用Benchmark数据集进行仿真实验,结果表明本算法能够获得较低的分类误差,能够有效处理样本不平衡问题.展开更多
文摘机械振动信号携带大量重要的机械状态信息,然而机械故障振动信号在复杂工作状态下通常呈现非平稳、非线性特性。因此,从振动信号抽取和选择有效的机械故障特征、提高故障识别性能,成为机械故障诊断研究的热点。针对上述问题,本文提出了基于集成局部均值分解(Ensemble local means decomposition,ELMD)与改进的稀疏多尺度支持向量机(Sparse multiscale support vector machine,SMSVM)的机械故障诊断方法。该方法首先使用自适应非线性、非平稳信号处理方法 ELMD把多模态调制故障信号分解成为多个单模态解调信号,有效地增强了故障特征。把压缩感知和多尺度分析技术融合于故障模式分类中,提出改进SMSVM旋转机械故障识别方法,提高多类机械微弱故障数据模式识别性能。该方法融合稀疏表示、多尺度分析和SVM的优点,无需求解复杂的优化问题,易于推广至更多尺度SVM,具有计算量少、泛化性与鲁棒性好、物理意义明显等优点。人工数据和实验设备数据验证了本文算法的优越性。
文摘机械故障特征具有周期性、稀疏性以及被噪声污染严重特点,而大部分特征抽取方法(如局部线性嵌入(locally linear embedding,LLE)、局部切空间排列(local tangent space alignment,LTSA))性能往往受到噪声影响.因此,抑制振动信号噪声、抽取有效故障特征成为机械故障检测的关键.本文提出融合奇异值分解与周期重叠簇稀疏(reweighted singular value decomposition integrating with periodic overlapping group sparsity,RSVD-POGS)的机械故障稀疏特征抽取方法.该方法首先利用RSVD把多成分振动信号分解为奇异成分集合,并使用周期调制强度(periodic modulation intensity,PMI)准则选择有效奇异成分,然后使用POGS从奇异成分提取稀疏周期冲击特征,并由选择的奇异成分重构原始信号,增强周期稀疏故障信号特征.最后,使用低SNR仿真周期冲击信号对RSVD-POGS算法与POGS方法进行对比,并将RSVD-POGS方法应用于实验台轴承正常和故障信号的特征提取中.实验结果表明,该算法可以有效地提取稀疏微弱故障特征,具有较大的优越性.
文摘分析了多类支持向量数据描述(support vector data description,SVDD)算法存在的问题,提出一种新的不平衡数据v-NSVDD多分类算法.该方法借鉴了v-SVM方法以及带有负类的SVDD的思想,并基于不同类别样本间隔最大原理,较好地克服噪声和在野点的影响,提高了分类模型的泛化性能;通过样本加权的方法解决了不平衡类别样本预测精度低的问题,并在理论上给出了根据类别样本数量设置样本加权系数的方法.针对实际应用存在大量复杂、非线性分类数据,通过核方法把上述线性分类算法推广到非线性数据分类情形.由于现有的多分类器无法实现拒判,而且每个分类器的核函数参数不同,导致数据点与各个超球中心距离的计算结果与实际距离不相符,影响了数据判决结果的准确性和可靠性.针对上述问题,给出基于相对距离和K-NN规则相结合的多分类方法,提高了分类结果的准确性和可靠性.使用Benchmark数据集进行仿真实验,结果表明本算法能够获得较低的分类误差,能够有效处理样本不平衡问题.
