基于KPCA和WPHM的滚动轴承可靠性评估与寿命预测

为了评估滚动轴承的可靠性和预测剩余使用寿命,选取能够反映性能退化过程的特征参数作为寿命预测模型的输入参数,提出一种基于核主元分析(kernel principal component analysis,简称KPCA)和威布尔比例故障率模型(Weibull proportional hazards model,简称WPHM)的方法。首先,提取滚动轴承全寿命周期的时域、频域及时频域等多特征参数,从中筛选出有效的特征参数,构建高维相对特征集;其次,进行核主元分析,选取能够反映轴承全寿命周期性能退化过程的核主元,进而作为WPHM的协变量来进行可靠性评估和剩余寿命预测。通过滚动轴承全寿命试验,验证了该方法能够对轴承进行准确的可靠性评估和剩余寿命预测,以提供及时的维修决策。同时,由于提取的是相对特征,降低了同种轴承间在制造、安装及工况的差异,增强了该方法的适用性和稳定性。     

基于相对特征和多变量支持向量机的滚动轴承剩余寿命预测

为解决有限状态数据下滚动轴承剩余寿命难以估算的问题,提出一种基于相对特征和多变量支持向量机(Multivariablesupport vector machine,MSVM)的剩余寿命预测的新方法。该方法利用不受轴承个体差异影响的相对方均根值(Relative rootmean square,RRMS)评估轴承性能衰退规律,运用相关分析选取敏感特征作为输入,构造兼顾多变量回归和小样本预测双重优势的MSVM模型预测轴承剩余寿命。与单变量支持向量机相比,MSVM克服了结构简单、信息匮乏等缺点,实现小样本数据潜在信息的最大挖掘。运用仿真数据和轴承全寿命试验数据对预测模型进行检验,结果表明MSVM可在小样本条件下利用尽可能多的有效信息获得准确的预测结果,具有较强的工程使用价值和通用性。     

一种改进灰狼算法优化LSSVR的混凝土泵车砼活塞剩余寿命预测方法研究

为了解决混凝土泵车砼活塞因无法及时更换导致设备停机的问题,提出一种改进灰狼算法优化最小二乘支持向量回归(LSSVR)的剩余寿命预测方法,该方法使用差分算法(DE)优化原始灰狼算法(GWO),解决了其容易陷入局部最优解的问题,提高了收敛速度,使用优化后的算法优化最小二乘支持向量回归的两个参数,建立剩余寿命预测模型。通过真实的砼活塞寿命监测数据,使用3种评估指标对比LSSVR、GWO-LSSVR、DE-GWO-LSSVR这3个模型的预测效果,并与相关研究的结果进行对比。实验表明,DE-GWO-LSSVR模型拥有最高的预测精度,可以为砼活塞的预测性更换以及机械零件的故障诊断提供指导意义。     

剩余寿命预测新方法及其在滚动轴承中的应用

针对单一时频域指标不能完全诠释滚动轴承全寿命周期退化特性以及剩余使用寿命（remaining useful life,简称RUL）预测困难的问题,提出了基于均方谐噪比（mean square harmonic noise ratio,简称MSHNR）指标和改进正则化粒子滤波（regularized particle filter, 简称RPF）相结合的剩余寿命预测方法。首先,在局部均值进行信号分解的基础上,通过MSHNR指标实现轴承退化过程的特征提取;其次,分别基于Paris模型及Foreman模型构建滚动轴承稳定退化期和加速退化期的状态空间模型,并利用基于欧式距离的核函数实现重采样过程的改进,实现轴承健康状态评估和剩余寿命预测;最后,通过公开的滚动轴承加速数据验证了所述方法的有效性。相关研究成果能够为核动力旋转设备中滚动轴承的预测性维护提供参考依据,提高公众对核动力旋转设备运行的认识与信赖。     

基于特征融合技术的滚动轴承退化预测方法研究

提出了一种结合多维特征融合及最小二乘支持向量回归机的滚动轴承退化趋势预测方法.首先提取了滚动轴承全寿命周期振动数据的各域特征,并利用主成分分析法将各域多维特征融合为表征轴承退化性能趋势的退化性能指标.将最小二乘支持向量回归机作为预测模型,同时利用粒子群算法优化模型参数.其次,利用误差累积和方法对预测模型的累积预测误差进...     

滚动轴承寿命动态预测新方法

由于传统可靠性分析方法是基于大量的失效试验数据和经验知识建立的静态模型,无法实现滚动轴承退化过程的跟踪以及准确进行可靠性评估和寿命预测,提出了基于主成分分析(principal component analysis,简称PCA)和相空间重构的滚动轴承寿命动态预测方法。首先,通过PCA将实时监测的多个滚动轴承性能指标进行融合;其次,使用相空间重构技术实现当前退化过程和历史退化过程的对比,得到寿命预测值,并结合历史失效时间进行统计推断,得到更准确的平均寿命。随着观测样本的不断积累,可实现平均寿命的动态更新。试验结果表明,本研究提出的动态寿命预测模型能够实时预测滚动轴承的寿命,具有较强的工程实用价值。     

EMD和PCA融合在滚动轴承故障诊断中的应用

针对滚动轴承的特征提取问题提出了一种经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)与主成分分析(Principle Component Analysis,PCA)相融合的算法。该算法先使用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)对故障信号进行分解,然后将得到的EMD与PCA结合提取特征。在滚动轴承故障识别中,将PCA提取的累计贡献率为95%及以上的特征主成分作为支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的输入量,采用SVM实现故障分类。试验结果表明,融合算法故障诊断的准确率达到100%,优于单一算法PCA的诊断率。     

基于灰色模型的滚动轴承剩余寿命预测

为准确地对滚动轴承的剩余寿命进行预测,提出了一种基于灰色模型(grey model,GM)的预测方法。首先,计算滚动轴承的全寿命周期的评估指数(confidential value,CV);其次,以滚动轴承的CV值序列建立灰色预测模型,获取灰参数;最后进行迭代运算获得滚动轴承CV值的预测值,并计算其剩余寿命。预测结果表明,该预测方法获得的预测数据与实际情况贴合度比较高,可以应用到滚动轴承的故障诊断项目中。     

改进SVM模型在轴承故障诊断中的应用研究

针对轴承故障诊断中支持向量机(SVM)模型结构自适应性差,导致SVM检测效率不高的问题,提出了基于核主成分分析(KPCA)和蚁群优化支持向量机(PSO-SVM)的轴承故障检测方法.该方法不仅能够利用KPCA选择轴承故障数据重要的非线性特征,确定最佳特征变量数,同时还应用PSO优化SVM训练过程,从而获得结构参数合理且泛化能力良好的轴承故障诊断模型.通过轴承故障实验数据来检验模型,结果表明了所提方法检测性能高于目前常采用的PCA-SVM、KPCA-SVM以及SVM等方法,从而为SVM更好应用于轴承故障诊断提供技术支持.     

滚动轴承磨损寿命数据的灰色预测

为了克服用概率方法对滚动轴承磨损寿命预测数据不足的缺陷,用滚动轴承磨损失效循环次数构造时间序列,提出应用灰色系统理论对少量已有的滚动轴承磨损寿命数据进行预测,扩充样本容量。研究表明利用灰色系统理论能在试验数据较少的情况下,建立灰色预测模型,来构造磨损寿命的数据序列,得到较精确的预测结果。利用此方法可以缩短试验的时间,节约试验的费用,对滚动轴承磨损寿命预测及可靠性评估是有益的。     

滚动轴承寿命预测计算新方法

滚动轴承寿命预测新模型考虑了各方面的因素 ,如材料、表面缺陷、粗糙度等等。主要介绍了新模型及使用方法 ,并给出了计算实例。附图 2幅 ,表 2个 ,参考文献 8篇。     

AR模型和SVM在机床滚动轴承故障诊断中的应用

将自回归模型(AR)和支持向量机(SVM)应用到机床滚动轴承的故障诊断中,根据滚动轴承的振动信号建立自回归模型,以自回归参数和残差的方差作为特征向量,然后建立基于支持向量机的多故障分类器,进而判断滚动轴承的故障类型.通过实例分析和与神经网络方法对比,表明该方法能有效地判别机床滚动轴承的故障类型.     

线性回归与EEMD的滚动轴承剩余寿命预测

滚动轴承的剩余使用寿命(Remaining useful life,RUL)预测是轴承健康管理的关键一环。然而,对于滚动轴承RUL预测的两个关键问题:开始预测时间点(Start prediction time, SPT)的选择;对于寿命虚假波动的处理。为了解决这两个问题,提出一种基于数据驱动的滚动轴承RUL预测方法。该方法先利用集合经验模态(Ensemble empirical mode decomposition,EEMD)对振动信号进行降噪处理,然后依靠均方根(Root mean square,RMS)梯度来选择SPT点进行RUL预测,最后,在RUL预测的同时,使用线性回归来进行寿命虚假波动修复。为了验证方法的有效性,采用仿真模拟数据,以及真实数据进行了验证。实验结果表明,所提出的方法能够有效选择合适的SPT以及修复寿命虚假波动。     

全矢KPCA和AR模型结合的滚动轴承故障预测方法

由于单一传感器获取的振动信号具有片面性,采用全矢谱信息融合技术对滚动轴承信号进行特征提取,并与KPCA模型和AR时序预测方法相结合进行故障预测。首先,采用全矢谱技术提取实验数据中的特征主振矢;然后,采用KPCA方法对得到的特征主振矢进行融合,消除数据冗余,并建立全矢KPCA监控模型;最后,将测试样本输入全矢KPCA监控模型并输出T2和SPE统计量,将其值作为AR预测模型的输入,预测其变化情况,并根据其预测值超出KPCA监控模型的控制限与否来判断设备是否出现故障。实验结果表明,该方法既能较好地预测出滚动轴承的运行状态,又能进一步追踪故障发展趋势,为及时做好维修措施提供理论依据。     

基于支持向量机和镜像延拓的Hilbert-Huang变换及其在滚动轴承故障诊断中的应用

采用镜像延拓处理端点效应的Hilbert-Huang变换要求将镜面放置在局部极值点处,对于长数据序列,可以先截断一部分数据,再将镜面放置在局部极值点处;但这种方法对于短数据序列显然不妥.鉴于此,利用支持向量机在小样本预测上的优势,将其与镜像延拓的Hilbert-Huang变换相结合,有效地抑制了端点效应,并通过仿真试验进行了验证.     

基于矩不变量与SVM的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障识别问题,提出了基于矩不变量和支持向量机的智能诊断方法。该方法采用连续小波变换对滚动轴承信号进行分析,然后提取出小波灰度图的7个矩不变量作为故障特征,最后将特征向量输入到支持向量机中,以实现对不同的滚动轴承故障类型的识别。试验结果表明,该方法能有效地提取故障特征,同时可获得较好的分类效果。     

滚动轴承疲劳寿命的最小寿命研究

以53个基本型号、153组共计2301套轴承的疲劳寿命试验数据为基础，采用将小子样合并为大子样的方法，重点对可靠度大于90％的Weibull分布形状参数b及最小寿命L0进行了分析研究，结论为6=2．0，L0=0．085L10。