基于随机森林和支持向量机的船舶柴油机故障诊断

针对船舶低速二冲程柴油机故障的分析问题,提出基于随机森林和支持向量机的船舶柴油机故障诊断方法。对船舶低速二冲程柴油机MAN BW 6S50MC-C建立故障仿真模型并验证其有效性;在此基础上,通过故障仿真模型生成故障样本。运用基于随机森林的VarSelRF特征选择算法对故障数据进行降维,提出运用支持向量机对降维后的故障数据进行分类的方法。通过仿真试验验证并分析该方法的有效性。     

船舶柴油机机械磨损故障诊断方法研究

柴油机机械磨损直接影响船舶工作的可靠性,为了获得高正确率的船舶柴油机机械磨损故障诊断结果,设计了局部均值分解和机器学习算法的船舶柴油机机械磨损故障诊断模型。首先对船舶柴油机机械磨损故障信号进行局部均值分解,提取的船舶柴油机机械磨损故障特征,然后引入机器学习算法对船舶柴油机机械磨损故障进行分类和识别,最后进行了船舶柴油机机械磨损故障性能测试。结果表明,本文模型的船舶柴油机机械磨损故障正确率超过95%,而且船舶柴油机机械磨损故障的误诊率相当低,完全能够满足当前船舶柴油机机械磨损故障诊断的实际要求。     

基于机器学习的船舶机舱设备状态监测方法

[目的]为实现船舶机舱设备的智能状态监测,引入机器学习算法,提出一种结合流形学习和孤立森林的船舶机舱设备状态监测方法。[方法]由于船舶机舱设备的状态监测数据是多维度数据,基于该监测系统,通过流形学习来提取有效的数据特征,实现对原始数据的降维,减少数据复杂度。基于孤立森林算法,在仅利用正常工况数据集的情况下,训练并构建多个子森林检测器,用于实现对目标设备的故障监测。在Matlab/Simulink环境下建立大型船舶二冲程柴油机模型,对其正常工况和故障工况下的数据进行仿真,以验证该方案的有效性。[结果]通过状态仿真数据对不同故障监测方案性能的比较,验证了所提故障监测方案具有98.5%的故障检测率和3%的故障虚警率。[结论]所提方法能显著提高船舶机舱设备的故障监测性能。     

分形技术与概率神经网络在船舶柴油机故障诊断中的应用

船舶自动化程度的提高对能源的需求也日益增长,而船舶的柴油机系统作为能源的主要来源,其重要性也越来越明显。为提高柴油机的稳定性能,降低故障发生率,本文提出一种基于分形技术和神经网络算法的故障诊断模型。该模型中的分形理论能够甄别出故障的非线性特征,精确锁定故障的来源;然后利用神经网络算法对柴油机故障的诊断进行深度训练。最后利用LabVIEW仿真平台和Matlab软件进行故障诊断能力仿真验证,本文提出的综合诊断方法能够有效识别故障来源和类型。     

基于三通道2D-CNN的逆变器功率管开路故障诊断方法

针对逆变器功率管开路故障的诊断精度较低问题,对三相电压源型逆变器采用卷积神经网络的方法由现有故障数据训练得到故障识别模型,将不同类别故障对应的逆变器输出侧三相电流信号作为数据集,应用二维卷积神经网络并采用3个通道分别训练三相电流信号,采用Adam优化算法并引入dropout深度学习技巧及自适应学习速率防止模型过拟合,与SVM、KNN、DNN等方法的结果对比表明,该方法可明显提高逆变器功率管开路故障的诊断精度。     

基于机器学习的舰船轮机设备多发故障信号监测

针对舰船轮机设备故障信号监测中存在的运算量大、缺少故障数据、模型训练复杂、检测效率低、准确度不高等问题,设计了基于机器学习的舰船轮机设备多发故障信号监测方法。通过多种传感器采集舰船轮机设备振动信号,经小波变换降噪后,通过EMD经验模态分解提取舰船轮机设备振动信号特征,将其作为孤立森林算法输入进行异常信号检测,以异常信号检测结果为依据,构建决策二叉树支持向量机故障信号分类模型识别故障信号,实现舰船轮机设备多发故障信号监测,实验表明,该方法可以高效、准确地检测并识别舰船轮机设备的故障信号,而且适应性广泛,在舰船轮机设备的各种工况下,监测性能都十分良好。     

基于PNN的舰船柴油机冷却系统故障预警研究

针对舰船柴油机冷却系统，分析其典型故障模式，选取特征参数，基于概率神经网络（PNN）建立故障预警模型以对其进行故障预警，结合某型柴油机在某船实际运行数据完成模型的训练和验证。结果表明：采用概率神经网络可有效地实现舰船柴油机冷却系统的故障预警。     

基于PointNet++的船体分段合拢面智能识别方法

船体分段合拢面的精度检测是分段总组合拢过程中的重要环节。在船体分段合拢面的精度检测方面,三维扫描仪相对全站仪有着巨大优势。然而,三维扫描仪在扫描过程中会记录很多与合拢面无关的点,因此本文对三维扫描仪扫描出的点云数据,进行合拢面的智能识别。通过采用深度学习理论对PointNet++点云网络进行适合本文的改进,使用CAD模型导出的点云数据构建有标注的船体分段点云数据集,进而使用Adam优化算法对网络进行优化训练。最终网络模型对分段合拢面的识别在验证集上获得精确率73%,召回率90%的效果。     

基于AAKR模型的船用低速柴油机状态监测方法

针对船用二冲程低速柴油机运行状态监测,本文分析现有的柴油机状态监测方法,并指出现有方法的不足之处。提出基于AAKR模型的柴油机状态监测方法,同时阐述AAKR模型的原理。该方法具有无需故障数据、无需对模型进行训练与调参、高效快捷等优点。本文建立柴油机仿真模型,通过对柴油机模型进行模拟状态监测实验,证明基于AAKR模型的柴油机状态监测方法的有效性,最后讨论不同带宽的选择对模型性能的影响。该方法无需故障数据的特性使其具有更强的普适性,可广泛应用于船舶柴油机的在线状态监测和预警。     

基于融合特征支持向量机的港口起重机减速箱故障诊断

本文以港口起重机减速箱为研究对象,通过减速箱试验台缩尺模型预置故障,采集各类故障模式下的减速箱壳体振动信号。通过在时域、频域提取特征值,与EMD分解得到的IMF能量特征进行融合,经PCA降维处理后取一组样本作为训练集用于支持向量机模型训练。再由测试样本集对训练完成的模型进行验证,验证结果说明了用本文选取的融合特征训练的支持向量机在港口起重机减速箱的故障诊断运用是可行的,达到了较高的识别率。     

Ship propulsion shafting bearing fault diagnosis based on holographic SDP similarity visual recognition北大核心CSCD

[目的]针对船舶推进轴系轴承的故障诊断问题,提出一种基于全息对称点图形(SDP)和相似性识别的可视化诊断方法。[方法]首先,多方位采集轴承振动信号,全面监测轴承发生故障时的规律性冲击在时域和频域中引起的非平稳性变化特征;然后,基于SDP对称点分布原理,将多个维度信号的时域和频谱融合至同一个二维图形,以放大信号之间的差异性;最后,基于相似性识别方法对轴承进行简易诊断。[结果]轴承故障实验平台的验证结果表明,该方法可以实现多个信号的有效图形融合,全面展示设备信号的状态特征,从而准确地诊断故障。[结论]研究成果可为船舶推进轴系轴承的可视化故障简易诊断提供参考。     

基于BP神经网络的船用柴油机振动状态监测

通过监测柴油机表面振动信号,用时间序列分析方法提取柴油机故障的振动特征参数,以此建立相应的神经网络,用于船用柴油机的状态监测,提高诊断的准确性。试验研究在中速四冲程增压柴油机上进行。文中以柴油机气阀间隙异常的诊断和柴油机负荷状态的识别为例阐述了该方法的实现过程,并给出了振动信号的特征参数与柴油机工作状态之间的关系。研究表明,利用神经网络监测柴油机运行状态的变化是可行的和有效的。     

基于PCA和SVM的柴油发动机冲击故障诊断方法研究

针对柴油发动机振动信号进行故障诊断技术研究,提出了一种基于主成分分析和支持向量机的柴油发动机冲击故障诊断方法。首先利用小波包分解提取出冲击故障的特征;再利用主成分分析技术获得敏感特征参数,进而减小数据处理的复杂程度;最后利用支持向量机对敏感特征参数样本进行训练,获得分类模型,进而实现故障分类。将该方法用于柴油机实际故障分类,诊断准确率较高,证实了本文方法对多种冲击故障诊断的有效性。     

船舶动力系统中齿轮箱故障特征提取与模式识别方法研究

A marine propulsion system is a very complicated system composed of many mechanical components.As a result,the vibration signal of a gearbox in the system is strongly coupled with the vibration signatures of other components including a diesel engine and main shaft.It is therefore imperative to assess the coupling effect on diagnostic reliability in the process of gear fault diagnosis.For this reason,a fault detection and diagnosis method based on bispectrum analysis and artificial neural networks (ANNs) was proposed for the gearbox with consideration given to the impact of the other components in marine propulsion systems.To monitor the gear conditions,the bispectrum analysis was first employed to detect gear faults.The amplitude-frequency plots containing gear characteristic signals were then attained based on the bispectrum technique,which could be regarded as an index actualizing forepart gear faults diagnosis.Both the back propagation neural network (BPNN) and the radial-basis function neural network (RBFNN) were applied to identify the states of the gearbox.The numeric and experimental test results show the bispectral patterns of varying gear fault severities are different so that distinct fault features of the vibrant signal of a marine gearbox can be extracted effectively using the bispectrum,and the ANN classification method has achieved high detection accuracy.Hence,the proposed diagnostic techniques have the capability of diagnosing marine gear faults in the earlier phases,and thus have application importance.     

基于幅值域参数的船舶液压系统故障诊断研究

针对振动频谱时频域特征信号在船舶液压系统故障诊断领域存在的不足,分析了不同幅值域参数对不同故障存在的敏感度差异,提出了基于幅值域特征分析的多信号、多参数的故障诊断方法,通过5类幅值域无量纲参数和某型船艇装备液压缸4例典型故障对这一方法进行了验证。     

某空压机共振故障的诊断与处理

船用设备共振状态的判断对故障诊断与处理十分重要。某空压机横向振动剧烈,为判断其是否处于共振状态,文章首先通过敲击法获得强噪声背景下的冲击响应信号,采取分时段频谱分析的方法粗略估计固有频率。然后,分别采用带通滤波和小波降噪的方法处理含噪信号,确定了系统横向一阶和二阶固有频率。其中,二阶固有频率与转频接近,从而导致共振故障。最后,采取更换隔振器的处理措施,系统横向固有频率增大70%,振动降低54.6%。     

基于EMD的柴油机失火故障诊断

提出了一种基于经验模式分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）和自回归（Auto Regression，AR）模型的柴油机失火故障诊断方法．对3110型柴油机断油故障及正常情况下的缸盖振动信号进行了测试分析，采用经验模式分解EMD方法对振动信号进行分解，得到固有模态函数（Intrinsic Mode Function，IMF），对每一个IMF分量分别建立AR模型，以模型的自回归参数和残差的方差作为特征向量，用支持向量机（Support Vector Machines，SVM）进行分类，判断柴油机的工作状态和故障类型．实验结果分析表明，该方法即使在小样本情况下也能准确有效地诊断柴油机失火故障，能实现故障的实时自动化诊断．     

基于LabVIEW的船舶柴油机不同工况下的机身振动信号分析

机身振动信号对船舶柴油机故障的识别具有重要作用,可为故障的分析提供重要的参数,因此编写了基于LabVIEW的柴油机振动信号的采集与分析系统,应用搭建的平台在正常工况和几种典型的故障模式下进行振动信号的采集与分析试验。从采集到的状态信号中提取与设备故障密切相关的机身振动信号进行时域、频域和幅值域的分析,同时通过各特征参数的分析对柴油机进行简单有效的故障诊断与识别,并根据计算得出的特征值的变化趋势来分析确定信号中故障的发生与发展,及时对故障作出分析诊断。这对保证船舶安全航行以及对设备实行预知维护都具有十分重要的意义。     

电机组振动故障实时监视技术研究

电机组振动故障实时监视的系统,可用于发动机等船舶上大型电机设备的故障预测。利用高灵敏度的MEMS加速度传感器对振动信号实时采集,并配置专用的电机组振动监测设备进行实时的特性分析,判断电机的工作状态。文中设计的监测系统具有结构简单,灵敏度高等优点,可很好的应用于电机故障的监测中。     

利用振动噪声信号诊断柴油机故障研究的现状与发展

简述了利用扭转振动、噪声、缸盖系统振动、机身及侧面振动等振动噪声信号监测柴油机状态和诊断柴油机故障的原理和方法,介绍了国内外这方面研究的现状;归纳了利用振动噪声信号诊断柴油机几种典型故障的研究发展方向,以及故障诊断中采用不同方法的优缺点;最后总结了近年来柴油机故障诊断的几种较新的发展趋势.