基于多尺度形态学滤波和K-SVD的轴承复合故障特征提取方法

针对滚动轴承复合故障诊断中的故障特征分离和提取难题,课题组提出一种基于多尺度形态滤波(multiscale morphological filtering,MMF)和K-SVD字典学习的复合故障特征分离与提取方法。首先,利用多尺度形态学滤波的尺度差异对信号进行分解,实现复合故障特征分离;其次,通过特征能量因子(feature energy factor,FEF)筛选出最佳尺度分量,并利用K-SVD分别构建学习字典库;然后,通过正交匹配追踪算法(orthogonal matching pursuit,OMP)从字典库中重构出信号;最后,结合迭代求差思想,对复合故障进行分离和特征强化。仿真和实验分析表明该方法能够自适应地分离并准确提取滚动轴承复合故障特征。与经典变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)方法对比,该方法具有更好的鲁棒性。

基于粒子群优化ACMD方法的滚动轴承复合故障分离方法

为了对强背景噪声干扰下的滚动轴承复合故障特征进行提取,课题组提出一种基于粒子群和自适应调频模式分解(adaptive chirp mode decomposition,ACMD)的滚动轴承复合故障分离的特征提取方法。首先,构建一个复合故障分解因子(compound fault decomposition factor,CFDF)用于评价复合故障特征提取效果;然后,将最大复合故障分解因子作为目标函数,利用粒子群寻优算法自适应搜索ACMD最优参数,进而实现信号模态分解;最后,对分解后的多模态分量进行平方包络谱分析,进而判断轴承的故障类型。仿真及试验结果表明:该方法能够实现强背景噪声干扰下的滚动轴承复合故障特征提取,分离出单一的故障信息。对比经典VMD方法,该方法具有更好的鲁棒性。

基于MOMEDA与BiLSTM的滚动轴承微弱故障识别方法

针对传统的滚动轴承智能诊断模型计算效率低和准确率欠佳问题,课题组提出一种基于多点最优最小熵解卷积(multipoint optimal minimum entropy deconvolution adjusted,MOMEDA)和双向长短时记忆(bidirectional long short-term memory network,BiLSTM)网络相结合的滚动轴承故障诊断模型。该模型利用MOMEDA方法增强故障特征,并结合遗传算法(genetic algorithm,GA)对BiLSTM模型参数进行优化,实现滚动轴承智能、高效及鲁棒性诊断。利用该模型对经典轴承数据集以及牵引电机轴承故障数据集进行验证,平均准确率达到了99.63%,分别比传统卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)、单层长短时记忆网络(long short-term memory network,LSTM)、双向长短时记忆网络和最新的CNN-LSTM模型高16.02%,9.98%,7.01%和5.65%,验证了该模型的有效性和优越性。