基于变分模态分解和PSO-SVM的起重机齿轮箱故障诊断

起重机齿轮箱的振动信号具有信噪比低、非线性的特点,需要一定的专业知识和经验才能实现故障诊断.为了实现起重机齿轮箱的智能故障诊断,提出了一种基于变分模态分解(Variation?al modal decomposition,VMD)改进小波降噪和粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)...     

基于变分模态分解的风电齿轮箱轴承故障诊断方法

双馈异步风力发电机采用变转速变桨距的控制策略以保持风力最大功率捕获,风电齿轮箱时刻处于变速变载的恶劣工况,其关键部件极易受到损伤.针对齿轮箱轴承故障特征易受到风机变工况干扰的问题,提出了一种变分模态分解与瑞利熵相结合的特征分析方法,实现对风电齿轮箱高速轴轴承健康状态系数的估计.本文以双馈异步风机齿轮箱高速轴轴承作为研究...     

基于FOA的变分模态分解在轴承故障诊断中的应用

变分模态分解(VMD)广泛应用于故障诊断中,从振动信号中提取故障特征是故障诊断过程中的关键部分。针对强背景噪声和脉冲干扰下滚动轴承早期故障特征难以提取的问题,提出了一种新的基于果蝇优化算法(FOA)的变分模态分解的轴承故障诊断方法。首先,利用果蝇优化算法自适应优化VMD的惩罚参数α和分解数K,获取最优参数组合;然后,对信号进行VMD分解,得到K个模态分量;最后,基于峭度最大化准则选取最优模态分量进行包络解调分析,提取出故障特征频率。通过仿真信号分析、实际故障轴承信号验证以及与基于果蝇优化算法的多分辨奇异值分解(MRSVD)方法进行对比,证明了所提方法的有效性。     

基于变分模态分解与灰狼算法优化极限学习机的滚动轴承故障诊断

提出了基于变分模态分解(VMD)和灰狼算法优化极限学习机(GWO-ELM)的故障诊断方法.采用变分模态分解对轴承振动信号进行分解,计算分解后本征模态分量的模糊熵并构建多尺度特征向量,将其输入灰狼算法改进极限学习机中进行故障模式识别.通过西储大学滚动轴承故障数据分析了变分模态分解及模糊熵算法中的参数选择问题,并随该算法进...     

自适应变分模态分解的齿轮箱故障诊断研究

强噪环境下,复合故障特征提取难度更大,VMD(Variational Mode Decomposition)被大量应用于齿轮箱故障诊断中;但是它属于参数型分解方法,K过大或过小都会导致过分解或欠分解现象,因此分解的层数需要自适应的确定。提出了一种多点峭度和VMD的复合故障特征提取方法。考虑到多点峭度可以提取多故障的冲击性周期的个数;周期性冲击个数决定VMD的分解层数K,通过VMD处理后,进一步通过FFT确定故障特征。所提出的自适应复合故障特征提取方法和EEMD(En?semble Empirical Mode Decomposition)对比分析,验证了它可以克服模态混叠的特征,通过对实测性信号处理进一步确定了此方法的有效性。最终确定了齿轮剥落和轴承滚珠等复合故障特征。     

变分模态分解在风电机组故障诊断中的应用

针对经验模态分解(EMD)和局部均值分解(LMD)在实际应用中可能存在的模态混叠问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD)的风电机组故障诊断新方法,并应用于机组传动系统不平衡故障诊断中。结果表明,VMD能有效避免噪声及冲击信号造成的模态混叠现象,对不平衡故障具有良好的诊断效果。     

基于自适应变分模态分解和调制信号双谱的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承振动信号的强非线性和非平稳特征,提出了一种基于自适应变分模态分解和调制信号双谱分析(AVMD-MSB)的故障诊断方法来提取滚动轴承故障特征。首先,利用AVMD自适应地选择VMD参数K和α并将振动信号分解为一系列本征模态函数(IMF),减少了基于经验或信号先验知识对VMD参数选择不当而造成的误差;然后,依据相关峭度指数对所有IMF分量进行加权重构,避免意外遗漏包含重要故障信息的IMF分量;最后,应用MSB进一步抑制信号中的残余噪声和干扰成分,以增强周期性故障脉冲,准确提取轴承故障特征。2组不同类型轴承的试验结果表明,AVMD-MSB的特征频率增强系数远高于AVMD-Envelope和常规VMD-MSB,在滚动轴承故障诊断方面具有更高的灵敏度和更强的鲁棒性。     

改进变分模态分解包络谱分析在自动扶梯轴承故障诊断中的应用

针对滚动轴承故障诊断及特征提取问题,提出了改进适应度函数的变分模态分解包络谱分析方法.首先,通过蜻蜓优化方法及同时兼顾相关系数和峭度的适应度函数确定变分模态分解的分解层数和惩罚因子;然后,采用最优的分解参数对振动信号进行变分模态分解;最后,选择适应度最大的分量进行希尔伯特包络谱分析,提取故障特征.试验台数据验证表明该适...     

基于变分模态分解和ANFIS的齿轮故障诊断

针对齿轮振动信号的传递路径复杂,噪声污染严重,故障特征信息微弱等问题,提出了基于变分模态分解和自适应神经模糊推理系统(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,ANFIS)的故障诊断方法。将原始振动信号利用变分模态分解得到不同尺度的本征模态函数后,通过提取各模态函数的排列熵,构造出表征模态分量信息的特征向量,并将提取的特征向量输入自适应神经模糊推理系统进行训练,建立齿轮故障诊断模型。最后通过齿轮实验故障数据对模型进行验证,并与支持向量机(Support Vector Machine,SVM)识别方法进行对比,结果表明,提出方法具有很强的学习能力,能够有效地对齿轮故障进行诊断,提高故障识别的准确率,识别效果明显优于SVM。     

优化参数的变分模态分解在滚动轴承故障诊断中的应用

首先利用蛙跳算法对最佳影响参数组合进行搜索,搜索结束后选择最优的参数,利用优化参数的变分模态分解对故障信号处理,得到本征模态函数;为了验证蛙跳算法得到的参数是否为最优参数,选择最佳的本征模态函数进行包络分析,将包络谱的特征频率与实际故障频率相比较;以得到的模态函数构成矩阵,进行奇异值分解,得到信号的奇异值,以奇异值作为极限学习机的输入,对故障类型进行分类。利用优化参数的变分模态分解对仿真信号和实测信号进行分析,均能提取特征信息,对故障类型进行识别,表明该方法有一定的实际意义和实用价值。     

基于变分模态分解与随机森林的滚动轴承故障诊断CSCD

滚动轴承是常见机械设备的重要部件,其是否能正常运作,直接关联到设备生产的安全性以及效率的高低,因此,能够及时、准确地识别滚动轴承工作状态,显得至关重要。提出了一种阈值法确定变分模态分解中分解个数,该方法使得分解个数的确定更科学合理,同时提出基于变分模态分解和随机森林相结合的滚动轴承故障诊断方法,该方法利用变分模态分解方法将滚动轴承振动信号分解成若干个固有模态函数,轴承发生不同故障时,不同的固有模态函数内的统计特征和频带能量会发生变化,从不同的固有模态函数中计算出其对应的均值、变异系数与能量熵等特征值,最后分别采用支持向量机和随机森林算法实现判断滚动轴承信号类型。结果表明,利用变分模态分解和随机森林相结合算法具有更高的识别精度,可以有效识别滚动轴承的故障类型。     

基于参数优化变分模态分解的变速工况下轴承故障诊断

针对旋转机械运行过程中轴承转速变动,微弱故障特征不易提取等问题,提出一种基于阶次跟踪和参数优化变分模态分解的特征提取方法。通过阶次跟踪将非平稳时域信号转化为平稳的角域信号,以核互信息为适应度函数,采用变异麻雀算法搜索变分模态分解的最优参数,最后根据模态分量的多尺度样本熵对轴承故障进行分类。仿真和试验结果表明,该方法在变转速滚动轴承故障信号中能有效提取微弱故障特征,实现轴承故障的动态诊断。     

基于MED和变分模态分解的滚动轴承早期故障诊断方法

针对滚动轴承早期微弱故障特征容易淹没于环境噪声中而难以提取的问题,提出了最小熵解卷积(MED)降噪和变分模态分解(VMD)相结合的滚动轴承早期故障诊断方法。首先以峭度最大为准则利用MED对轴承振动信号进行降噪处理,然后采用新的高精度多分量信号分解方法——VMD将降噪信号分解为若干个分量,最后通过分析最大峭度分量包络谱中故障频率成分诊断轴承故障。轴承实验分析结果表明了该方法的有效性。     

基于变分模态分解和符号熵的齿轮故障诊断方法

为提高齿轮的故障诊断效果,提出了基于变分模态分解(Variational Modal Decomposition,VMD)和符号熵(Symbol Entropy, SE)的齿轮故障诊断方法。首先,利用VMD对齿轮故障振动信号进行分解,得到若干个本征模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF);然后,计算IMF分量的符号熵,并将IMF符号熵组成齿轮故障特征向量;最后,将特征向量输入SVM进行故障诊断。齿轮故障诊断实测结果验证了该方法的有效性和优势。     

基于多项式Chirplet变换和变分模态分解的变转速工况轴向柱塞泵故障诊断

针对变转速工况轴向柱塞泵故障诊断时故障特征提取困难的问题,提出了基于多项式Chirplet变换和变分模态分解的诊断方法.首先使用多项式Chirplet变换估计瞬时频率;然后基于估计的瞬时频率重采样,将时域非平稳信号转化为角域平稳信号;最后对角域信号进行变分模态分解.根据峭度对所得的本征模态函数分量进行重构并作包络阶次谱...     

基于变分模态分解和奇异值差分谱的轴承故障诊断方法

为有效地提取出轴承故障的特征频率,提出了基于变分模态分解(VMD)和奇异值差分谱(SVDS)相结合的轴承故障诊断方法.该方法主要有三个步骤,一是通过VMD对轴承故障信息进行分解,并得到若干个不同频段的分量信号;二是选取有效的分量信号构建Hankel矩阵,并对该矩阵进行奇异值分解,由此得到SVDS曲线;三是通过SVDS曲...     

广义变分模态分解及其在齿轮箱复合故障诊断中的应用

针对变分模态分解在实际应用过程中需要根据先验知识确定惩罚函数和分量分解个数这一缺陷,提出了一种改进方法,即广义变分模态分解方法。该方法减少了人为因素对分解结果造成的主观影响,将信号分解转化为非递归、变分模态分解方式,能够有效分离频率成分相近的谐波分量,且对信噪比较小的信号有着良好的鲁棒性。将该方法应用于齿轮箱复合故障诊断中,仿真和实验的结果验证了该方法的有效性。     

参数优化变分模态分解和多域特征融合的行星变速箱故障诊断

为提高行星变速箱的诊断精度,提出了基于参数优化变分模态分解和多域特征融合的行星变速箱故障诊断方法.首先,为提高变分模态分解(VMD)对信号的分解效果,以天牛须搜索(BAS)为优化方法进行VMD参数的优化.其次,以参数优化VMD完成信号的分解,并筛选出分解所得本征模态函数(IMF)中包络熵最小的IMF.再次,计算包络熵最小IMF的时域、频城和尺度域特征组成高维多城故障特征集,而后通过监督局部切空间排列(SLTSA)完成特征集的降维.最后,通过支持向量机对故障特征进行识别,得到诊断结果.行星变速箱故障诊断实例验证了方法的有效性.     

变分模态分解在转子故障诊断中的应用

针对转子故障诊断问题,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)的信号处理方法。该方法在获取分解分量的过程中通过迭代搜寻变分模型最优解来确定每个分量的频率中心及带宽,从而能够自适应地实现信号的频域剖分及各分量的有效分离,对各单分量信号进行希尔伯特变换,即可得到瞬时的频率和幅值信息。对仿真信号和典型转子故障信号进行VMD方法和经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)方法的分析比较,以验证所提方法的有效性。仿真信号的分解结果表明,变分模态能够准确分离出信号中的固有模态分量且不存在模态混叠;转子故障实验信号的分析结果表明,所提方法能够有效提取出明显的故障特征,从而准确诊断出转子存在的故障。     

基于改进变分模态分解的齿轮点蚀故障诊断

针对齿轮点蚀故障特征难以提取的问题,提出了一种基于改进变分模态分解的齿轮点蚀故障诊断方法。利用经验模态分解自适应分解的特点,将各分量的能量占比作为有效分量的判断依据,并据此设定变分模态分解算法的模态个数,在此基础上,以变分模态分解分量的排列熵和最小值作为适应度函数,用遗传算法对惩罚因子进行搜索;根据所得结果设置变分模态分解参数,并对齿轮点蚀信号进行处理;筛选合适的本征模态函数进行包络调解,通过包络谱图分析齿轮点蚀故障的特征信息。对齿轮实验信号的分析表明,与现有方法相比,本文中提出的改进变分模态分解算法能够更加准确地识别出齿轮点蚀故障,在传动系统故障诊断方面具有一定实用价值。