基于EMD和BP网络的轴承故障诊断方法

故障轴承的振动信号是非平稳信号,传统的非平稳信号分析手段存在许多不足;BP网络能够出色地解决传统识别模式难以解决的复杂问题。提出了经验模态分解(EMD)与BP神经网络相结合的滚动轴承故障诊断方法。采用EMD方法对振动信号进行分解,得到组成信号的多个内禀模态分量(IMF),提取重要的IMF分量的能量作为信号的特征量;采用BP网络作为模式分类器,对轴承的故障类型进行分类。经试验数据分析证明,该方法能够准确地对轴承故障进行诊断。     

基于CEEMD和TEO的电力电缆故障测距方法研究

针对传统希尔伯特黄变换(HHT)中经验模态分解(EMD)在分解过程中存在模态混叠现象,将补充总体平均模态分解(CEEMD)与Teager能量算子相结合.提出一种基于CEEMD和TEO的电力电缆故障行波测距方法,通过CEEMD分解得到故障行波信号的固有模态分量(IMF),采用Teager能量算子得到瞬时能量谱,得到故障初始行波到达检测点时刻.PSCAD/EMTDC仿真结果验证了该方法的正确性,测距精度高.     

基于SVD-形态降噪的TKEO故障诊断方法研究

针对强噪声干扰背景下微弱故障特征信息难以提取的问题,提出了一种基于奇异值分解(SVD)-形态降噪的Teager能量算子(TKEO)故障诊断方法.首先对轴承振动信号进行SVD,对得到的分量信号进行形态滤波,以滤除噪声干扰;然后利用峭度准则对分量信号进行筛选,并对其进行重构;最后利用TKEO计算重构信号的瞬时能量,得到信号的能量谱,提取振动信号的特征.将提出的方法应用于滚动轴承故障分析,结果表明该方法能清晰地提取故障特征信息.     

基于LCD和改进SVM的轴承故障诊断方法

针对滚动轴承极易损伤,振动信号表现出非线性、非平稳性等特点,提出一种基于局部特征尺度分解(LCD)和改进支持向量机(SVM)的滚动轴承故障诊断算法。首先对采集到的轴承振动信号进行LCD,分解得到一系列内禀尺度分量(ISC),通过与经验模态分解(EMD)对比研究,证明了LCD方法的优越性;然后计算所有分量的能量熵值,提取出轴承信号的敏感特征集,输入到经过遗传算法(GA)进行参数优选后的SVM识别模型进行轴承状态的诊断识别。实验研究表明,基于LCD和改进SVM的轴承诊断算法能较好地提取出轴承故障特征信息,对4种轴承状态的识别率高达90%,是一种较为有效的轴承故障诊断方法。     

基于SVD和TKEO的轴承振动信号特征提取

为了解决滚动轴承振动信号中微弱故障信息难以提取的问题,提出了一种基于奇异值分解（Singular Value Decomposition,SVD）和Teager-Kaiser能量算子（Teager-Kaiser Energy Operator,TKEO）的轴承振动信号特征提取方法。采用SVD将突变信息从背景噪声和光滑信号中分离,提取信号的突变信息;利用TKEO计算突变信息的瞬时能量,对该能量信号进行频谱分析,从而提取出轴承振动信号的能量频谱特征,用于故障检测。将该方法应用于轴承外圈、内圈局部故障状态下的振动信号特征提取,利用特征信息能够准确检测并识别出故障类型,表明了该方法的可行性和有效性。     

基于VMD-WPT和能量算子解调的滚动轴承故障诊断研究

针对滚动轴承早期故障振动信号具有能量小、易受背景噪声干扰,导致故障特征提取困难等问题,提出基于变分模态分解(VMD)和小波包变换(WPT)相结合的方法来提取故障特征。首先将振动信号进行VMD分解,得到若干本征模态分量(IMF);其次,通过峭度准则选取峭度值较大的分量进行重构;最后将重构分量采用WPT方法进行分解,并计算小波包的能量、选取能量集中的频段进行能量算子解调,从而提取故障特征信息。将该方法应用到滚动轴承实测数据中,并与目前最常用的方法 EEMD-WPT对特征信号的提取效果作对比。实验结果表明该方法可以更精确地提取出的故障特征频率,验证了其有效性。     

一种采用B样条插值的改进能量算子在电梯电机轴承故障诊断中的应用

针对传统Teager能量解调算子方法对电梯运行系统中存在的强背景噪声较为敏感的不足,提出了一种改进的能量解调算子方法;采用了B样条技术与传统Teager能量算子方法进行结合,其中建立的B样条曲线对信号进行插值起到滤波作用;然后再利用Teager能量算子对滤波信号进行转换;最后利用傅里叶变换得到转换信号的频谱图从而揭示故障特征;所提出的基于B样条插值的能量解调方法不仅保留了传统能量解调算法的优点,如较高的解调精度和优秀的时间分辨率等,并且可以在强噪声背景下提取出微弱轴承故障特征;经实验验证实现了提高强背景噪声下的轴承故障检测的性能,能够在故障退化的早期检测故障,满足了实际工况下故障诊断上的应用。     

敏感SVD和EEMD的故障诊断方法研究

在噪声干扰下有效提取振动信号所包含的微弱故障特征,是轴承故障诊断的关键问题,提出了一种基于敏感奇异值分解(SSVD)和总体平均经验模态分解(EEMD)的故障诊断方法.对时域振动信号进行敏感SVD分析,通过敏感因子选择反映故障冲击特征的敏感SVD分量,并利用定位因子定位分量信号所对应奇异值进行振动信号重构,以滤除噪声干扰;对降噪信号进行EEMD,根据峭度准则选取故障信息丰富的敏感固有模态分量(IMF),有效提取局部微弱故障信息;利用Teager-Kaiser能量算子(TKEO)计算故障信息的瞬时能量,并对其进行频谱分析,获取故障特征频率,以识别故障类型.方法应用于轴承故障诊断,实验证明了所提方法的有效性.     

基于EEMD和能量算子解调的滚动轴承故障诊断

传统的小波分解存在小波基函数难以选择的问题,经验模式分解（EMD）存在模式混叠现象,不能准确地诊断出轴承故障。因此本文将集成经验模式分解（EEMD）和能量算子解调相结合,建立了滚动轴承单自由度模型,仿真故障激励,以获取轴承故障动力学响应。最后利用模型结果对本文方法进行数值验证,以证明本文所提方法的有效性和正确性。     

轴承早期故障特征提取方法研究

针对滚动轴承早期故障信号被背景噪声淹没、故障特征不明显的问题,提出一种基于小波包分解和互补集合经验模态分解(CEEMD)的轴承早期故障信号特征提取方法.利用Matlab软件对采集到的轴承振动信号进行快速谱峭度分析,根据峭度最大化原则确定带通滤波器的中心频率和带宽,设计带通滤波器;对经过带通滤波器滤波后的信号进行小波包分解和CEEMD分解,根据峭度、相关系数筛选出有效本征模态函数(IMF)分量;利用IMF分量重构小波包信号,对重构小波包信号进行包络谱分析,提取轴承早期故障信号特征频率.该方法通过谱峭度分析降低背景噪声干扰,通过小波包分解增强故障冲击信号,并将CEEMD与小波包分解相结合,解决经典EMD分解存在的模态混叠、无效分量问题.仿真结果表明,相较于传统包络解调算法,重构后信号的背景噪声得到抑制,故障特征分量突出,验证了所提方法的可行性和有效性.     

经验模态分解结合包络谱LSSVM的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障诊断问题,提出了经验模态分解(EMD)包络谱分析结合最小二乘支持向量机(LSSVM)方法用于滚动轴承的故障诊断。EMD具有自适应性,可以有效分析非平稳,非线性信号。利用EMD将轴承信号分解为由高频到低频的固有模态函数(IMF),选取前4个主要包含轴承故障频率的IMF函数进行包络谱分析,采用每个分量函数的特征频率和轴承的时域特征作为轴承故障的识别特征,结合LSSVM方法建立轴承故障诊断定性识别模型。结果表明：单独采用频率特征的LSSVM判别模型无法实现轴承故障的准确识别,其正确识别率仅为82.5%;采用频率特征结合时域特征的LSSVM模型可以实现轴承故障类型的100%准确识别。EMD包络谱分析结合模式识别的方法可以实现轴承故障类型的有效识别。     

基于经验模态分解和支持向量机的滚动轴承故障诊断

本文针对滚动轴承的故障诊断问题,首先提出一种自适应波形匹配的延拓方法对经验模态分解(EMD)存在的端点效应进行改进,然后基于改进的EMD和粒子群优化算法(PSO)优化的支持向量机(SVM)设计了一种两阶段的滚动轴承故障诊断方法.离线阶段对典型的正常、故障振动信号进行EMD分解并提取能量信息作为特征,送入PSO–SVM进行训练并保存模型待用,在线阶段对实时的振动信号进行EMD分解并提取特征,利用离线阶段训练好的模型进行诊断并输出诊断结果.使用美国西储大学轴承数据对该方法进行了验证,实验结果证明了该方法的有效性.     

基于改进EEMD和谱峭度的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承早期故障振动信号受噪声影响、总体经验模态分解(EEMD)参数不易获取的问题,提出了基于改进EEMD和谱峭度的滚动轴承故障诊断方法。首先提取信号高频成分及设置期望分解误差确定EEMD参数,利用EEMD将信号分解为若干个本征模态分量(IMF),依据峭度准则选取相应分量进行重构以突出故障信息、提高信噪比;然后利用快速谱峭度图来选取带通滤波器的参数;最后对滤波信号进行能量算子解调分析。该方法应用到实测数据中的结果表明,其不仅能够自适应确定EEMD参数,降低了噪声的影响,还能清晰、准确地提取出故障特征频率,实现了滚动轴承故障的精确诊断。     

一种新的内禀模态函数判据

针对现有EMD（Empirical Mode Decomposition）分解过程中内禀模态函数判据必须确定某一经验值的缺点,本文提出了一种基于信息熵的内禀模态函数判据,该判据不必设定某一参数的经验值,从而避免了由于经验取值不同造成分解结果有很大差异的缺陷. 通过与现有方法的对比表明：依此判据所得内禀模态函数更准确,能够很好的体现信号的非线性、非平稳特征,同时使分解结果具有更好的正交性. 将此判据应用在风力发电机组齿轮箱高速端轴承的故障诊断中,验证了依此判据所得分解结果更好的保留了冲击脉冲、幅值和频率调制等故障特征信息,从而准确诊断出故障部位所在.     

基于内禀模态奇异值分解和支持向量机的故障诊断方法

提出了一种基于内禀模态(Intrinsic mode functions,简称IMFs)奇异值分解和支持向量机(Support vector machine,简称SVM)的故障诊断方法.采用经验模态分解(Empirical mode decomposition,简称EMD)方法对旋转机械故障振动信号进行分解,将得到的若干个内禀模态分量自动形成初始特征向量矩阵,然后对该矩阵进行奇异值分解,提取其奇异值作为故障特征向量,并进一步根据支持向量机分类器的输出结果来判断旋转机械的工作状态和故障类型.对齿轮振动信号的分析结果表明,即使在小样本情况下,基于内禀模态奇异值分解和支持向量机的故障诊断方法仍能有效地识别齿轮的工作状态和故障类型.     

基于SVD优化EMD的电梯导靴振动信号故障 特征提取

针对电梯导靴振动信号采用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)难以直接提取早期微弱故障特征的问题,提出基于奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)优化经验模态分解的电梯导靴振动信号故障特征提取方法。该方法首先对原始信号进行SVD分解,通过奇异值贡献率原则来确定相空间重组的最佳Hankel矩阵结构,利用曲率谱原则与奇异值贡献率原则相结合来确定有效奇异值的阶次;筛选出包含主要故障信息的奇异值进行信号重构,得到剔除噪声信号与光滑信号的突变信号;然后对突变信号进行EMD分解,得到信号的本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)分量。最后,对IMF分量作Hilbert变换,求得其Hilbert边际谱,从而获得电梯导靴故障特征频率信息。仿真结果表明该方法有效改善了EMD难以直接提取早期微弱故障特征的问题,更准确地提取了振动信号的故障特征频率,验证了所述方法的有效性。     

基于IMF聚合与SVD的城轨车辆牵引电机轴承故障诊断

为有效提取城市轨道车辆牵引电机轴承的故障特征,提出一种基于本征模式分量(IMF)聚合与奇异值分解(SVD)相结合的轴承故障诊断方法.该方法首先运用经验模式分解(EMD)将原始振动信号分解成一系列本征模式分量;其次在利用皮尔逊积矩法进行本征模式分量的筛选后将剩余的分量聚合重构,再将重构信号运用奇异值分解降噪;最后对降噪信号进行Hilbert谱分析,实现轴承故障特征向量的提取.城市轨道车辆牵引电机轴承实测数据的分析结果表明该方法能够有效提取故障特征信号,对轴承故障进行有效的诊断.     

基于DE-LSSVM的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障诊断难以获得大量样本的问题以及LS-SVM 模型参数选择方法易陷入局部最优的缺点,提出了一种集合经验模态分解能量熵和差分进化算法（DE）优化最小二乘支持向量机相结合的轴承故障诊断方法。首先原始振动信号采用EEMD分解得到一组固有模态函数（IMF）,从有效本征模态函数IMF分量中提取的能量特征作为输入建立支持向量机,通过计算不同振动信号的能量熵值大小来判断轴承的故障损伤程度。为了提高模型的诊断精度,采用差分进化算法对LS-SVM的结构参数进行优化,并与LS-SVM和PSO-LSSVM模型相比较。结果表明,DE-LSSVM 模型的故障分类准确性得到了提高,可以有效应用于滚动轴承故障诊断中。     

基于改进的EEMD-Hilbert包络解调轴箱轴承故障诊断

为解决在轴箱轴承故障诊断中,原始振动信号带通滤波器参数选择依靠主观工作经验,EEMD分解技术中多个IMF分量分析效率及准确性较低等问题,提出一种改进的EEMD-Hilbert包络解调方法.该方法采用EEMD对原始信号进行分解,利用双相关系数法及阈值法选取有效本征模态分量,通过对本征模态分量进行Hilbert包络解调,获取包络信号幅值谱作为故障特征量进行轴箱轴承故障诊断.并通过轴箱轴承实验台测试验证了该方法的有效性.     

基于小波变换及HHT的轴承故障诊断应用研究

为研究滚动轴承故障问题,将小波变换及HHT(Hilbert-Huang变换)相结合的分析方法,应用于强噪声背景下轴承信号故障的提取.首先将轴承故障信号利用小波变换进行降噪处理,然后应用HHT得到希尔伯特边际谱,从中提取故障特征信息.为准确诊断故障,将方法应用于分析采集的分别具有外圈和内圈损伤的滚动轴承振动信号,并与直接运用HHT分析作比较.结果表明,方法降低了噪声对HHT对振动故障信号分析的干扰,能够更有效的提取轴承故障特征信息,提高轴承故障诊断率.