基于深度卷积自编码器和多尺度残差收缩网络的滚动轴承寿命状态识别

针对滚动轴承早期故障识别困难、退化性能难以准确评估的问题,提出了基于深度卷积自编码器(DCAE)和多尺度残差收缩网络(MSRSN)的滚动轴承寿命状态识别方法。首先,为获得清晰的故障特征频率及倍频,将原始数据样本转换为包络谱输入深度卷积自编码器中,实现轴承寿命状态特征的自动提取与表达,并基于多维尺度分析(MDS)算法约简寿命状态特征获得低维特征,然后计算低维特征空间内样本间的欧几里得距离(ED),即为轴承性能衰退评估指标;其次,为全面提取轴承性能衰退特征,提出了改进的多尺度残差收缩网络识别模型,并开发了ReLU与DropBlock正则化相结合的新激活策略增强模型的抗噪性;最后,将所提方法及对比方法应用于轴承全寿命实验数据。实验结果表明:笔者提出的性能衰退评估指标能够精准地识别轴承性能退化起始点以及刻画轴承的退化趋势,所提出的改进的多尺度残差收缩网络识别模型在S SNR=-4~6 dB环境中平均识别正确率为91.75%,能够准确识别轴承寿命状态,验证了方法的实用性以及有效性。

文本信息挖掘技术及其在断路器全寿命状态评价中的应用

电网企业记录了大量故障与缺陷中文文本,这些文本蕴藏了丰富的设备健康信息。但迄今为止,鲜有电力领域的文本信息挖掘技术研究。以断路器全寿命状态评价为应用研究背景,探索了电网中文文本挖掘方法。首先,根据断路器状态评价的研究现状,提出了构建文本挖掘与全寿命状态评价模型的关键问题。然后,构建了包含文本挖掘信息的全寿命状态评价模型,通过基于隐马尔可夫法(HMM)的文本预处理与向量化、自主区间搜索k最近邻(KNN)算法的文本分类和比率型状态信息融合模型完成了断路器全寿命健康状态指数的展示。最后,采用某电网公司实际缺陷文本构建算例。算例表明,文本挖掘技术实现了相似缺陷的相关性学习,比率型信息融合模型能更全面真实地展示健康状态评价的历史流。

基于全寿命状态的设备可靠性研究

应用基于设备状态的故障率计算模型,研究如何科学求取模型中的比例参数和曲率参数。首先分析了由于反演法未能充分利用状态信息而导致的缺点,然后提出了基于设备全寿命状态的模型参数求解法。该方法可以分别求解一类设备、单个设备和设备分生命阶段的状态可靠性模型,不需要大量的统计样本,而且能通过状态的变化体现维修对于可靠性的影响。算例分析以变压器单体为例,求解了基于状态的可靠性模型,结果表明,利用变压器的全寿命历史状态数据,能得到更精细的短期可靠性模型。

基于性能衰退评估的轴承寿命状态识别方法研究

针对滚动轴承退化性能难以评估、寿命状态难以识别的难题,提出一种基于性能衰退评估的轴承寿命状态识别新方法,该方法基于卷积自编码器(convolutional autoencoder,CAE)与多维尺度分析(multidimensional scaling,MDS)算法构建轴承性能衰退指标,再根据构建指标和改进卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)建立轴承寿命状态识别模型,实现轴承寿命状态识别。将轴承信号样本输入CAE,实现轴承寿命状态特征的自动提取与表达,再将所提取的特征通过MDS算法进行约简获得低维特征,在低维特征空间构造欧氏距离作为轴承性能衰退指标,依据指标实现轴承数据标签化。使用标签化的轴承数据训练CNN,建立轴承寿命状态识别模型。在训练过程中,为抑制过拟合,对原始训练样本进行加噪处理,为提高模型抗干扰能力,将Leaky ReLU(LReLU)函数和dropout作为激活函数。运用轴承全寿命试验数据对识别模型进行检验,通过对比验证,结果表明所提出的轴承寿命状态识别方法能更准确的实现轴承寿命状态识别。

基于改进模糊C均值的回转支承寿命状态识别

为了对回转支承的寿命状态进行研究,以保障机械设备的高效正常运行,提出一种将点密度和模糊C均值结合的算法对回转支承的寿命状态进行识别,解决了传统模糊C均值算法识别速度慢、临界点分类不准确的问题。利用自主研发的回转支承综合性能实验台对某型号回转支承进行全寿命疲劳实验,验证了所提算法的可行性。通过对比所提改进算法与传统模糊C均值算法的识别结果,表明改进算法能够更准确地识别出回转支承的不同运行状态,从而为实时维修奠定了基础。

基于核极限学习机自编码器的转盘轴承寿命状态识别

针对低速重载转盘轴承运行工况恶劣、故障特征微弱的特点,提出基于飞蛾扑火算法优化多层核极限学习机自编码器(MFO-MLKELM-AE)的转盘轴承寿命状态识别方法.该方法从振动信号的时域和时频域中提取出多个能够表征转盘轴承运行状态的特征向量,并将其组成高维特征集.采用堆叠多层核极限学习机自编码器(MLKELM-AE),从高维特征集中提取最能反映转盘轴承的寿命状态信息,输入核极限学习机(KELM)模型进行寿命状态识别.在MLKELM-AE学习训练中,采用新的飞蛾扑火算法(MFO)优化惩罚系数和核参数,提高MLKELM-AE的特征识别能力.转盘轴承加速寿命实验表明,MLKELM-AE比多层极限学习机自编码器(MLELMAE)、单层极限学习机(ELM)、KELM的识别精度高,多传感器、多领域特征能够全面反映转盘轴承的寿命状态.

基于改进DBN的回转支承寿命状态识别

为了解决大型回转支承背景噪声大,特征信号微弱,寿命状态难以识别等问题,提出了一种基于改进深度信念网络(Deep Belief Network,DBN)的回转支承寿命状态识别方法。DBN网络拥有强大的深度学习能力,能够有效挖掘回转支承运行状态信息,解决了传统浅层网络过度依赖特征提取效果和识别精度不高的问题。在DBN学习训练中,采用新的优化学习方法FEPCD(Free Energy in Persistent Contrastive Divergence),解决了DBN在长期学习中近似和分类能力下降的问题。然后利用自主研发试验台的试验数据对所提方法的优越性进行验证。将改进的DBN算法与浅层分类算法的识别结果进行比较。结果表明改进DBN网络比原始DBN网络和浅层算法能更精确反映回转支承寿命特征,所提方法具有稳定性和智能性的特点。

基于粒子群优化支持向量机的回转支承寿命状态识别

回转支承已在工程机械和风力发电等方面得到广泛应用。为了对其健康状态作出正确判断,采用经粒子群算法优化的支持向量机模型来对其寿命状态做出准确识别。寿命状态识别的关键问题是特征向量的提取。为了得到有效而又全面的寿命状态信息,从时域和时频域方面提取多个特征向量进行综合分析,从而实现了小样本数据下信息的最大挖掘。最后以回转史承全寿命实验对该方法进行检验,结果表明,该模型的效果优于传统的支持向量机以及单变量模型,具有实际工程应用价值。

基于HTMFDE以及ICNN的滚动轴承寿命状态识别方法

针对滚动轴承退化性能难以评估、寿命状态难以识别的难题,提出一种结合层次时移多尺度波动散布熵(Hierarchical Time-shifted Multiscale Fluctuation Dispersion Entropy,HTMFDE)、JRD距离(Jensen-Renyi divergence,JRD)以及改进卷积神经网络(Improved convolution neural network,ICNN)的轴承寿命状态识别新方法。首先,在传统多尺度波动散布熵的基础上,将传统均值粗粒化过程替换为改进的时移粗粒化过程,以解决传统均值粗粒化导致信号幅值特征丢失的问题。同时引入层次分解理论,克服多尺度分析方法不能全面提取不同频段故障特征的不足,得到最终的HTMFDE。之后利用HTMFDE方法提取滚动轴承信号的多维状态特征量,并进行归一化形成一组概率分布,计算轴承正常信号与故障信号之间的JRD距离作为性能退化指标。其次,根据构建的JRD性能退化曲线,划分轴承寿命状态并制作数据集,通过标签化的样本训练具有双层多尺度特征提取层的卷积神经网络,建立滚动轴承寿命状态识别模型。为了加快模型的收敛速度,对每层卷积进行批量归一化操作,同时采用全局池化代替全连接层以提升模型的训练效率。最后,在2组不同的轴承数据集上进行实验。实验结果表明,根据HTMFDE构建的JRD性能退化曲线能够精准地识别轴承性能退化起始点以及刻画轴承的退化趋势,所提出的ICNN模型在SNR=0~10 dB环境中平均识别正确率为98.5%,能够准确地识别轴承寿命状态,验证了所提方法的实用性以及有效性。

基于遗传程序设计的回转支承寿命状态识别

针对回转支承低转速、故障信号微弱的特点,提出了一种遗传程序(GP)设计的方法对其寿命状态进行准确的识别。为保证回转支承运转信息的完整性,该方法从不同领域提取了多个特征指标组成特征向量矩阵。以模型的性能和复杂度为衡量指标,从遗传程序设计建立的模型中选择出最佳模型,再将测试样本输入模型实现对回转支承寿命状态的识别。利用自主研发的回转支承综合性能实验台对某型号的回转支承进行了全寿命疲劳实验,实验结果表明,所提出的方法能够准确地识别出回转支承的寿命状态,为实时维修奠定了基础。

基于振动敏感时频特征的航天轴承寿命状态识别方法

针对非敏感特征削弱了航天轴承寿命状态特征集表征能力和识别率的问题,提出基于振动敏感时频特征的航天轴承寿命状态识别方法。设计出基于散布矩阵的寿命敏感性指标计算方法,根据该指标优选出使样本类内散度小、类间距大的敏感特征构建出寿命状态敏感特征集,增强对寿命状态的表征性。通过线性局部切空间排列算法(Linear Local Tangent Space Alignment,LLTSA)对寿命状态敏感特征集进行维数约简和特征融合,去除冗余信息,获得分类特性更好的低维寿命状态特征集,并输入最近邻分类器(K-Nearest Neighbors Classifier,KNNC)实现航天轴承不同寿命状态的识别。工程应用结果证明了所提方法的有效性和可行性。

基于信息融合的滚动轴承寿命状态识别研究

针对滚动轴承寿命状态识别过程中,单一传感器蕴含的信息不能全面反映寿命状态的问题,文章提出了一种基于信息融合的滚动轴承寿命状态识别方法。该方法首先采用多路卷积层提取不同传感器的数据特征信息,克服单一信息源的局限性;然后采用多层卷积、池化交替级联的方式,实现多源信息的特征值深度融合,最后采用全连接和多分类函数,实现动轴承的寿命状态识别。通过不同方法的对比实验,结果表明了所提方法能够提高滚动轴承寿命状态识别率,具有较好的可行性。

源域多样本集成GFK的不同工况下滚动轴承寿命状态识别

针对不同工况下滚动轴承寿命状态识别时训练样本与测试样本分布差异导致寿命状态无法有效识别的问题,提出基于源域多样本集成(Geodesic Flow Kernel,GFK)的滚动轴承寿命状态识别方法。首先,采用无重复均匀随机抽样对源域类间样本进行多次等量随机抽样得到源域内部多个训练样本以充分挖掘源域样本信息;其次,将源域内部多个训练样本和目标域测试样本输入GFK,分别计算每个源域训练样本与目标域测试样本的测地线核矩阵以充分利用源域样本信息并提升GFK迁移学习能力;最后,利用核矩阵构造核分类器并输出分类结果,采用一致性投票对所有源域训练样本下目标域测试样本的分类结果进行集成以提升目标域测试样本的识别准确率。不同工况下滚动轴承寿命状态识别实验验证了所提方法的可行性和有效性。

断路器电寿命状态监测系统的研发

研究得知,断路器是电力系统中一种重要的开关电器,其运行状态与电力系统的运行稳定性和安全性密切相关,因此,开发一种断路器寿命状态检测系统,对于提高电力系统的稳定性和安全性具有重要的意义。

基于FNER性能退化指标及IDRSN的滚动轴承寿命状态识别方法

针对滚动轴承退化性能难以评估、寿命状态难以识别的问题,提出一种基于特征噪声能量比(Feature-to-noise energy ratio,FNER)指标及改进深度残差收缩网络(Improved deep residual shrinkage network,IDRSN)的滚动轴承寿命状态识别新方法。首先,将全寿命轴承信号进行希尔伯特(Hilbert)变换和快速傅里叶变换(Fast fourier transform,FFT)得到包络谱,根据故障特征频率及其倍频计算包络谱幅值的特征能量比(Feature energy ratio,FER);然后,根据自相关函数(Autocorrelation function,AF)得到包络信号的总能量,将故障特征能量和噪声能量的比值作为轴承性能退化指标,之后按照FNER指标曲线划分轴承寿命状态和实现样本标签化;随后,使用标签化样本训练引入了密集连接网络的IDRSN得到轴承寿命状态识别模型。为了提高抗干扰能力,将DropBlock层引入第一个大型卷积内核,在全局平均池化之前引入Dropout技术。最后,运用两个滚动轴承全寿命周期数据集验证FNER指标和IDRSN模型的实用性和有效性,结果表明所提方法能更准确地实现滚动轴承寿命状态识别。

基于支持向量机的滚动轴承状态寿命评估

应用状态寿命描述滚动轴承的使用寿命,并建立了滚动轴承的状态寿命评估模型.状态寿命评估模型建模的关键是振动信号的特征提取和状态的识别算法.针对滚动轴承振动的特点,提取小波包重构信号的频带能量构造特征向量,利用支持向量机作为辨识算法建立滚动轴承状态寿命评估模型.滚动轴承全寿命试验验证了模型的有效性和可信性.

航空发动机主轴承使用状态寿命预测模型

在滚动轴承寿命预测模型分析的基础上,提出了航空发动机主轴承状态寿命的概念,即把主轴承的使用寿命周期划分为状态良好、初步损伤、故障发展和即将失效4个寿命阶段;建立了1种利用机载传感器信息(转速、振动和飞行器机动),来确定航空发动机主轴承使用状态寿命的模型,该模型把状态监控数据和基于理论模型分析计算的方法相结合,为评估主轴承的寿命状态提供了1种新的方法。

基于小波包和BP网络的滚动轴承状态寿命模型

使用状态寿命(即状态良好、初始损伤、故障发展和即将失效4个寿命阶段)描述滚动轴承的使用寿命,并建立了滚动轴承状态寿命的评估模型.状态寿命评估模型建模的关键是振动信号的特征提取和状态的识别算法.针对滚动轴承振动的特点,根据小波包变换能将信号按任意时频分辨率分解到不同频段的特性,提取小波包重构信号的频带能量构造特征矢量,利用推广性能良好的贝叶斯正则化BP网络作为状态寿命评估的算法建立特征向量与状态寿命之间的映射,采用滚动轴承全寿命试验数据作为学习样本,训练和确定评估模型.试验验证了模型的有效性和可信性.

多状态寿命表逗留时间期望长度的渐近理论的一个注记(英语)

本文运用计数过程技术,给出了多状态寿命表的平均逗留时间的一个估计及其方差估计,讨论了这些估计量的均匀相合性与弱收敛性。

航空发动机多状态寿命控制策略及仿真研究

航空发动机寿命控制是航空装备维修保障工作的重要内容,针对当前航空发动机状态寿命多、使用控制策略单一、状态寿命消耗浪费严重等问题,利用多目标决策模型,分别考虑多种状态寿命消耗约束,提出基于航空发动机多状态寿命的控制策略;在利用Simio 3D构建发动机使用流程仿真模型的基础上,将所提寿命控制策略进行注入,验证所提策略的合理性和可行性。研究结果能够为航空装备使用单位和维修人员制定发动机寿命控制策略提供技术支持和方法参考。