基于深度时频特征的机车轴承故障诊断

针对现有机车轴承诊断方法存在故障特征提取不理想、诊断精度低等问题,提出了一种基于深度时频特征的机车轴承故障诊断新方法;利用双通道一维和二维卷积神经网络(CNN)分别对输入的一维原始信号和连续小波变换(CWT)提取的二维时频信号进行深度特征提取;为使输入的一维原始信号简单而有效地反映出信号在时域的全局特征,上通道使用一维CNN,为使输入的二维时频域信号能多角度地反映出信号的细微局部变化,下通道使用二维CNN;在融合层中将上下通道特征自动融合成一个新的深度时频特征,并将提取到的深度融合时频特征经归一化指数函数进行故障分类识别;在此基础上,分析了某局机务段实测的7种机车轴承数据,验证了本文方法的实际工程应用价值。研究结果表明:基于深度时频特征的机车轴承故障诊断方法对7种机车轴承故障的平均诊断精度达到了100%,与一维CNN模型、二维CNN模型和支持向量机(SVM)模型相比,平均诊断精度分别提高了0.7%、1.9%和2.2%;本文方法提取的深度时频特征中每类故障分布间隔规则有序,类内间距很小,而单个一维CNN模型和二维CNN模型提取的特征的每类故障分布间隔不规则,类内间距较大,说明基于深度时频特征的机车轴承故障诊断方法提取深度特征的能力优越,是一种解决机车轴承故障诊断问题的有效模型。      

基于EEMD和小波包的机车轴箱轴承故障诊断方法

提出了一种基于聚合经验模态分解(ensemble empirieal mode decomposition,EEMD)和小波包的机车轴箱轴承故障诊断方法.首先对轴承振动信号进行小波包分解,分别对小波包分解得到的小波包系数进行阈值去噪处理,将降噪后剩余的小波包系数进行信号重构.然后再对重构后的信号进行EEMD,计算EEMD分解得到的IMF分量和原信号的互相关系数,最后对满足相关条件的IMF分量进行故障诊断分析.为了验证该方法的正确性,搭建了轴承试验平台,通过对轴承实测数据进行故障诊断分析,实验证明该组合诊断方法能克服单一信号处理方法的局限性并能初步诊断出轴承发生的故障.     

基于全卷积神经网络的机车信号降噪

机车信号从钢轨提取轨道电路信号作为行车凭证，其译码输出性能对列控系统的可靠性和安全性有直接影响. 但列车运行过程中，机车信号不可避免地混入大量噪声和干扰，译码前需要降噪以提高准确性. 为此，提出一种基于全卷积神经网络（fully?convolutionalnetworks,?FCN）的机车信号降噪方法，该方法利用基于原始波形“端到端”处理方式的FCN，直接从时域对机车信号进行降噪处理，以提高信噪比（signal-to-noise?ratio，SNR）；并利用仿真和实测数据对本方法进行了实验. 结果表明:相较于传统基于频谱的滤波方法，本方法对带内干扰有更显著的效果，采用FCN能使机车信号信噪比提高8～14 dB，可有效降低带内噪声.      

基于支持向量机的电控发动机故障诊断

为快速准确诊断出电控发动机故障,达到较强的故障有效识别水平,提出振动信号分析与支持向量机(support vector machine,SVM)相结合的故障诊断方法。将振动信号的偏度、峰峰值以及由小波分析理论与熵原理结合得到的小波能谱熵作为实验样本的三维特征向量,并将提取到的故障三维特征向量作为训练样本和测试样本输入到SVM模型进行训练和诊断,并利用BP神经网络进行对比验证。结果显示:采用该方法进行故障诊断时正确率达到90%,相比基于BP神经网络的故障诊断方法,基于SVM的电控发动机故障诊断方法在小样本的数据计算和预测中诊断精度较高、鲁棒性较强。     

用于振动噪声分析的模糊神经网络故障诊断测试仪的研制

以８０Ｃ１９６ＫＢ为核心，基于模糊神经网络的多功能便携式振动噪声分析仪对振动和噪声信号检测，在复数范围内进行１０２４点浮点快速付立叶变换，从而得到被测信号频谱图，通过对传统谱图分析，提出一种简单，有效的分析方法，并与神经网络和模糊理论相结合，用已建立的模糊神经网络对谱图进行模式识别或故障诊断。     

基于AMFNN的非线性噪声消除器

提出基于加乘性模糊神经网络(AMFNN)的非线性噪声消除器，讨论了AMFNN模型和学习算法及其通用逼近性．该消除器利用AMFNN逼近噪声，然后从测量信号中消去噪声即得到有用信号．该噪声消除器具有神经网络分布式并行信息处理能力、较好的容错性和鲁棒性以及除噪性能．     

基于TQWT和稀疏表示的滚动轴承故障诊断方法

基于稀疏表示理论,提出了一种采用可调品质因子小波变换(TQWT)的滚动轴承故障诊断新方法,分析了包含早期故障成分的原始采集振动信号的特点和早期故障信号的特性,研究了稀疏表示模型在解决故障特征提取问题和故障类型识别问题的应用;运用TQWT将原始信号转换为一组子带小波系数集,研究了利用迭代收缩阈值算法提取出稀疏小波系数的有效性和谱峭度对故障冲击信号敏感的特性,通过计算各子带信号分量的谱峭度,选取包含故障信息明显的子带小波系数,建立了包含稀疏故障信号分量的故障特征提取方法;利用提取出的故障信号稀疏表示分类模型,实现了基于稀疏表示的滚动轴承故障诊断方法。试验结果表明:在凯斯西储数据集上,提出的故障特征提取方法在剔除干扰成分方面有显著效果,提出方法对于4种类型数据的平均诊断准确率为99.83%,对于10种类型数据的平均诊断准确率为97.73%;与只运用TQWT和迭代收缩阈值算法进行故障特征提取的方法相比,故障诊断精度提高了11.60%,算法运行时间减小8%;在QPZZ-Ⅱ旋转机械平台采集到的振动数据集上,提出的方法对于4种类型数据的平均诊断准确率为100%;与传统小波去噪方法相比,准确率提高了35.67%,算法运行时间减小了7.25%。可见,本文提出的方法可以有效解决滚动轴承故障诊断问题。      

基于深度迁移学习的车辆悬架高频异常振动故障诊断

在车辆悬架故障诊断过程中,深度学习故障诊断模型在面对少量样本数据时模型训练效果不佳,导致诊断模型的接收者操作特性曲线(receiver operating characteristic, ROC)的曲线下面积(area under curve, AUC)较小的问题,利用经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)方法,对采集的车辆悬架高频振动信号进行分解处理,根据每个经验模态分量(intrinsic mode functions, IMF)的能量,提取高频异常振动故障特征,构建了基于深度迁移学习的诊断模型;以深度卷积神经网络算法为基础,对小样本特征矢量信息进行故障知识迁移处理,通过参数微调更新权值,优化故障诊断模型。实验结果表明：优化后模型的AUC值为0.89,模型故障诊断结果具有较高准确性。     

基于MED-Teager能量算子的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障诊断中因实测信号背景噪声较大、信噪比较低,导致表征轴承故障信息的周期冲击成分被淹没于噪声中无法有效提取故障冲击特征的问题,提出一种基于MED和Teager能量算子的故障诊断模型。首先对信号最小熵解卷积(MED)处理消除采样过程中传递路径的影响;而后以Teager能量算子对滤波信号的能量值进行跟踪,从信号能量的角度进一步消除滤波信号中的带内噪声,使故障冲击特征得到二次增强;最后通过包络谱分析得到诊断结果。仿真数据及实验数据分析验证了所提诊断模型的有效性。     

基于改进残差网络的齿轮箱故障诊断研究

深度残差网络中的残差模块能较大程度解决特征的丢失和损耗问题,从而能够搭建更深的层数来改善神经网络的训练效果,但是冗余噪声会干扰机械故障诊断精度.残差收缩模块(RSNB)利用注意力机制根据重要程度不同来对特征进行加权,自动地给各个样本设置不同的阈值,在降噪的同时最大程度的保护数据的原始特征.为加快网络训练速度,引入权值均...