基于拉普拉斯特征映射的旋转机械故障识别

针对旋转机械故障特征信号复杂且难以提取有效特征量的问题,提出一种基于拉普拉斯特征映射算法(Laplacian Eigenmap,LE)的旋转机械故障识别方法。对旋转机械三类典型故障的监测信号进行提取和转换得到26个时域和频域特征量,在由此构建的高维特征空间中,利用LE算法进行特征融合,提取隐藏在高维特征空间中的故障本质和规律进行故障样本分类识别。利用二维或三维图像表示提取出的低维结果,以样本识别率及聚类分析中的类间距Sb和类内距Sw作为衡量指标,从模式识别的角度进行分析。结果表明:较之主元分析法(principal component analysis,PCA)和核主元分析法(kernel principal component analysis,KPCA),LE方法能够更好地从高维特征空间中提取出有效特征量表征设备运行状态,实现旋转机械典型故障的分类识别。

基于拉普拉斯特征映射的滚动轴承故障识别

用传统的线性方法对非平稳和非线性运行状态的滚动轴承进行故障诊断时,效果欠佳。为了及时、准确地监测轴承的运行状态,提出了将拉普拉斯特征映射算法(Laplacian Eigenmap LE)应用到滚动轴承的故障识别中。在振动信号构建的时域和频域高维特征空间矩阵中,充分利用LE算法在非线性特征提取和降维的优点,进行学习,提取表征轴承状态的特征量,并以可视化的聚类结果进行表示。实验模拟了轴承的4种不同类型故障以及滚动体的4种不同受损程度,采用模式识别中聚类性的类内距和类间距两个参数作为衡量指标。与PCA和KPCA两种方法对比,LE不仅明显识别出四种故障类型和有效的区分出滚动体的不同受损程度,而且识别率大大提高。并通过测试样本组验证了LE方法的有效性。