基于参数稀疏自编码器的旋转机械故障诊断

针 对 大 部 分 基 于 机 器 学 习 的 故 障 诊 断 虽 有 监 督 学 习 方 式 ，但 是 机 械 设 备 振 动 信 号 价 值 密 度 低 ，标 签 标 注 成 本大 ，且 对 于 复 合 故 障 信 号 无 法 准 确 标 注 其 状 态 的 问 题 ，提 出 了 一 种 基 于 参 数 稀 疏 自 编 码 器 的故 障 诊 断 方 法 ，该 方 法 能 够 分 析 信 号 组 成 成 分 从 而 达 到 旋 转 机 械 的 故 障 诊 断 的 目 的 。 为 了 使 编 码 结 果 更 高效 地 表 示 数 据 ，在 自 编 码 器 的 基 础 上 融 入 稀 疏 概 念 并 对 解 码 参 数 施 加 范 数 惩 罚 。 实 验 结 果 表 明 ，提 出 的 稀疏 自 编 码 器 能 够 分 解 信 号 成 分 有 效 地 诊 断 旋 转 机 械 健 康 状 态 。

Fault Diagnosis of Rotating Machine Based on Parameter Sparse Auto-encoder

Ｆｏｒ ｍａｃｈｉｎｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ， ｔｈｏｕｇｈ ｍ ｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｎｇ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ， ｍ ｏｓｔ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌｓ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｑｕｉｐ ｍｅｎｔ ａｒｅ ｕｓｅｌｅｓｓ ， ｌａｂｅｌｉｎｇ ｉｓ ｃｏｓｔｌｙ ， ａｎｄ ｆｏｒ ｍｉｘｅｄ ｆａｕｌｔ ｓｉｇｎａｌｓ ， ｉｔｓ ｓｔａｔｕｓ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ａｃｃｕ ｒａｔｅｌｙ ｌａｂｅｌｅｄ ．Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ， ａ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐａｒａ ｍｅｔｅｒ ｓｐａｒｓｅ ａｕｔｏ ｅｎｃｏｄｅｒ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ．Ｔ ｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｃｏ ｍ ｐｏｎｅｎｔｓ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ｍ ｏｒｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ ｔｈｅ ｄａｔａ ， ｔｈｅ ｓｐａｒｓｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｉｓ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｕｔｏ ｅｎｃｏｄｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｏｒｍ ｐｅｎａｌｔｙ ｉｓ ｉｍ ｐｏｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｃｏｄｉｎｇ ｐａｒａ ｍｅｔｅｒｓ ．Ｔ ｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｐａｒｓｅ ａｕｔｏ ｅｎｃｏｄｅｒ ｃａｎ ｄｅｃｏ ｍ ｐｏｓｅ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｃｏ ｍ ｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｄｉａｇｎｏｓｅ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ．