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小波技术在机械监测诊断领域的应用现状与进展 被引量:34
1
作者 何正嘉 李富才 +1 位作者 杜远 陈鹏 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期540-545,共6页
对近两年我国及日本在机械监测诊断领域内小波技术的研究与应用进行了回顾 ,简述了小波技术的理论研究及其在旋转机械、往复机械、齿轮、轴承、建筑结构、疲劳损伤等方面的应用中所取得的可喜进展和特点 .指出应根据小波函数的性质有针... 对近两年我国及日本在机械监测诊断领域内小波技术的研究与应用进行了回顾 ,简述了小波技术的理论研究及其在旋转机械、往复机械、齿轮、轴承、建筑结构、疲劳损伤等方面的应用中所取得的可喜进展和特点 .指出应根据小波函数的性质有针对性地应用 。 展开更多
关键词 机械监测 诊断 小波技术 小波分析
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机械监测诊断中非平稳性信号处理的研究 被引量:11
2
作者 何正嘉 赵纪元 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第7期36-42,共7页
介绍了处理机械监测诊断中非平稳性的若干方法,包括短时傅氏变换,主分量自回归谱,Winger时频分布,小波变换和小波包分解等,指出了这些技术的基本原理,特点及应用场合,并结合工程实例说明它们的使用效果。
关键词 监测 非平稳性 机械设备 故障诊断 信号处理
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Laplace小波及其工程应用 被引量:10
3
作者 何正嘉 訾艳阳 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2001年第F12期87-92,共6页
小波变换是非平稳信号处理的有力工具 ,小波性质取决于它的基函数。在模态分析、机械监测诊断等领域 ,冲击响应信号十分普遍。一种单边衰减复指数型的Laplace小波基函数具有分析冲击响应信号的优势 ,采用Laplace小波相关滤波方法可提取... 小波变换是非平稳信号处理的有力工具 ,小波性质取决于它的基函数。在模态分析、机械监测诊断等领域 ,冲击响应信号十分普遍。一种单边衰减复指数型的Laplace小波基函数具有分析冲击响应信号的优势 ,采用Laplace小波相关滤波方法可提取振动信号中的冲击响应分量 。 展开更多
关键词 Laplace小波 冲击响应 固有频率识别 内燃机 故障诊断
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基于Hermitian小波的信号奇异性识别 被引量:2
4
作者 何正嘉 訾艳阳 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2001年第F12期37-43,共7页
机械设备由于故障而诱发的信号往往具有奇异性 (Singularity) ,正确识别奇异性对设备监测诊断十分重要。采用高斯函数的一阶、二阶导数构成复数Hermitian小波进行奇异性识别 ,具有两个优点 :其一是由于Hermitian小波的Fourier变换是实... 机械设备由于故障而诱发的信号往往具有奇异性 (Singularity) ,正确识别奇异性对设备监测诊断十分重要。采用高斯函数的一阶、二阶导数构成复数Hermitian小波进行奇异性识别 ,具有两个优点 :其一是由于Hermitian小波的Fourier变换是实数 ,对信号进行变换时不会有相位的改变 ;其二是与Morlet小波相比较 ,Hermitian小波的实部和虚部振荡次数少 ,可用较少的数据点对信号进行卷积 ,从而不会损坏信号的奇异性。本文提出了基于Hermitian小波变换的时间 -尺度幅图和相图的信号奇异性识别方法 ,在大型空气压缩机的齿轮箱撞击摩擦故障诊断中取得了成功的应用。 展开更多
关键词 Hermitian小波 信号奇异性 幅图 相图 故障诊断
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总体平均经验模式分解与1.5维谱方法的研究 被引量:71
5
作者 陈略 訾艳阳 +1 位作者 何正嘉 成玮 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期94-98,共5页
针对复杂背景下机车走行部齿轮箱齿轮裂纹故障微弱特征的提取问题,提出了总体平均经验模式分解(EEMD)与1.5维谱的故障特征提取方法.首先运用EEMD方法对振动信号进行自适应抗混分解,得到不同频带的基本模式分量(IMF),然后运用1.5维谱方... 针对复杂背景下机车走行部齿轮箱齿轮裂纹故障微弱特征的提取问题,提出了总体平均经验模式分解(EEMD)与1.5维谱的故障特征提取方法.首先运用EEMD方法对振动信号进行自适应抗混分解,得到不同频带的基本模式分量(IMF),然后运用1.5维谱方法对含有故障特征信息的IMF进行后处理.该方法具有避免模式混淆、抑制高斯白噪声、检测非线性耦合特征等特性,并以此来提取故障的微弱特征信息.根据待处理信号的时频特性与EEMD原理,提出了在EEMD方法中加入高斯白噪声的准则,通过信号仿真验证了EEMD方法的抗混分解能力.将EEMD与1.5维谱方法应用于机车走行部齿轮箱的监测诊断中,成功地提取出齿轮箱大齿轮齿根早期的裂纹故障. 展开更多
关键词 总体平均经验模式分解 1.5维谱 特征提取 齿轮裂纹故障
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基于特征评估和神经网络的机械故障诊断模型 被引量:39
6
作者 雷亚国 何正嘉 +1 位作者 訾艳阳 胡桥 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期558-562,共5页
为了克服在无先验知识的情况下,人为选择时域无量纲指标作为故障敏感特征的盲目性,提出了一种基于特征评估和径向基函数(RBF)神经网络的机械故障诊断模型.该模型分别采用小波包和经验模式分解方法对原始振动信号进行分解,分别提取原始... 为了克服在无先验知识的情况下,人为选择时域无量纲指标作为故障敏感特征的盲目性,提出了一种基于特征评估和径向基函数(RBF)神经网络的机械故障诊断模型.该模型分别采用小波包和经验模式分解方法对原始振动信号进行分解,分别提取原始信号和各分解信号的时域无量纲指标组成联合特征,然后对联合特征进行评估,计算评估因子,并根据评估因子的大小选取敏感特征作为RBF神经网络的输入,实现对机器不同状态的自动识别.实验结果和工程应用表明,这种集成了小波包、经验模式分解、特征评估方法和RBF神经网络的机械故障诊断模型能够精细地获取故障信息,从大量的故障特征中筛选出敏感特征,因而减小了网络规模,提高了分类准确率,具有很强的鲁棒性. 展开更多
关键词 特征评估 小波包 经验模式分解 径向基函数神经网络 故障诊断模型
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基于支持向量机的机械故障诊断方法研究 被引量:87
7
作者 张周锁 李凌均 何正嘉 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第12期1303-1306,共4页
针对因缺少大量故障数据样本而制约机械故障智能诊断发展的问题,提出了一种基于支持向量机的机械故障诊断新方法,介绍了该方法的原理和算法,并利用模拟故障数据建立了多故障分类器.这种诊断方法只需要少量的时域故障数据样本来训练故障... 针对因缺少大量故障数据样本而制约机械故障智能诊断发展的问题,提出了一种基于支持向量机的机械故障诊断新方法,介绍了该方法的原理和算法,并利用模拟故障数据建立了多故障分类器.这种诊断方法只需要少量的时域故障数据样本来训练故障分类器,不必进行信号预处理以提取特征量,便可实现多故障的识别和诊断.测试结果表明,当数据样本中含有26%的噪声时,故障分类器仍然能正确分类多种故障.这种诊断方法具有算法简单、可对故障在线分类和故障分类能力强的优点. 展开更多
关键词 故障诊断 支持向量机 机械故障 多故障分类器 智能诊断方法 故障分类
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基于小波有限元的裂纹故障诊断 被引量:29
8
作者 陈雪峰 李兵 +1 位作者 胡桥 何正嘉 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期295-298,共4页
从线弹性断裂力学的角度考虑裂纹引起的局部附加柔度,进而构造了小波有限元裂纹刚度矩阵,提出了基于小波有限元的裂纹故障诊断算法,克服了裂纹奇异性给传统有限元算法造成的困难.将系统前3阶的固有频率作为输入,绘制裂纹等效刚度与裂纹... 从线弹性断裂力学的角度考虑裂纹引起的局部附加柔度,进而构造了小波有限元裂纹刚度矩阵,提出了基于小波有限元的裂纹故障诊断算法,克服了裂纹奇异性给传统有限元算法造成的困难.将系统前3阶的固有频率作为输入,绘制裂纹等效刚度与裂纹位置的3条曲线,根据曲线的交点可以预测出裂纹的位置与尺寸.用于研究该算法精度的裂纹轴数值算例表明:裂纹位置与尺寸的辨识误差均不超过2%,这为工程实践中早期微弱裂纹的故障预示与诊断提供了新的方法. 展开更多
关键词 小波有限元 裂纹 故障预示 故障诊断
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独立分量分析及其在故障诊断中的应用 被引量:46
9
作者 胥永刚 张发启 何正嘉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期104-107,共4页
独立分量分析是盲源分离的一种新方法 ,其处理的对象是相互统计独立的信号源经线性组合而产生的一组混合信号 ,最终目的是从混合信号中分离出各独立的信号分量。本文简要介绍了独立分量分析的基本思想及算法 ,并对现场采集到的多组振动... 独立分量分析是盲源分离的一种新方法 ,其处理的对象是相互统计独立的信号源经线性组合而产生的一组混合信号 ,最终目的是从混合信号中分离出各独立的信号分量。本文简要介绍了独立分量分析的基本思想及算法 ,并对现场采集到的多组振动信号进行了分析 ,结果表明 ,独立分量分析在对混合信号进行盲分离方面具有很强的能力 ,从而为机械设备状态监测与故障诊断提供了一种行之有效的信号预处理的新方法。 展开更多
关键词 盲源分离 独立分量分析 状态监测 故障诊断 机械设备 在线监测
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滚动轴承故障诊断的多小波谱峭度方法 被引量:44
10
作者 王晓冬 何正嘉 訾艳阳 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期77-81,共5页
采用提升多小波的方法,以峭度为优化目标,遗传算法为优化算法,针对信号特征进行多小波的自适应构造.以构造的多小波作为谱峭度的滤波器,针对多小波特点改进了峭度图,提出了多小波谱峭度方法.该方法建立在传统谱峭度方法的基础上,不仅克... 采用提升多小波的方法,以峭度为优化目标,遗传算法为优化算法,针对信号特征进行多小波的自适应构造.以构造的多小波作为谱峭度的滤波器,针对多小波特点改进了峭度图,提出了多小波谱峭度方法.该方法建立在传统谱峭度方法的基础上,不仅克服了原方法中滤波器变化有限的劣势,而且提高了谱分析的分辨率.将该方法应用于滚动轴承的故障诊断中,以试验台与电力机车的滚动轴承故障诊断为例进行验证,结果表明,该方法不仅提高了频带选择的准确性与滤出信号的信噪比,而且获得了更好的诊断效果. 展开更多
关键词 多小波 自适应构造 谱峭度 滚动轴承 故障诊断
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遗传算法优化性能评价准则研究 被引量:15
11
作者 高强 吕文芝 +3 位作者 杜小山 孟庆丰 范虹 何正嘉 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期803-806,共4页
为了克服传统遗传算法优化性能评价准则(如在线性能、离线性能)忽略随机因素对算法的影响,从而不能准确评价算法性能的缺点,提出了一种基于平均偏离距和偏离距标准差的新的遗传算法优化性能评价准则,给出了平均偏离距和偏离距标准差的... 为了克服传统遗传算法优化性能评价准则(如在线性能、离线性能)忽略随机因素对算法的影响,从而不能准确评价算法性能的缺点,提出了一种基于平均偏离距和偏离距标准差的新的遗传算法优化性能评价准则,给出了平均偏离距和偏离距标准差的数学定义,并分析了它们的泛函意义.由于平均偏离距和偏离距标准差采用遗传算法多次运行结果的统计参数来评价算法的性能,因此能够较好地消除随机因素对算法性能的影响.同时,应用所提出的评价准则研究了二进制码和格雷码对遗传算法优化性能的影响.基于F2函数的数值实验结果表明,与二进制码相比,格雷码的平均偏离距和偏离距标准差指标都比较低,因此能够更好地提高遗传算法的优化性能. 展开更多
关键词 遗传算法 性能评价 在线性能 离线性能
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办公设备用纸力学特性的非线性有限元分析 被引量:19
12
作者 马军星 杨胜军 +1 位作者 何正嘉 贾丽萍 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第9期67-71,共5页
为了改善办公设备送纸机构的设计 ,从根本上消除办公设备使用过程中常见的卡纸故障 ,采用非线性有限元方法对纸张的力学特性进行了研究 .基于修正的拉格朗日描述 ,系统推导了三角形平面壳单元用于几何非线性问题分析时的增量平衡方程 .... 为了改善办公设备送纸机构的设计 ,从根本上消除办公设备使用过程中常见的卡纸故障 ,采用非线性有限元方法对纸张的力学特性进行了研究 .基于修正的拉格朗日描述 ,系统推导了三角形平面壳单元用于几何非线性问题分析时的增量平衡方程 .在此基础上 ,分析了纸张在悬臂状态及自重作用下的横向静变形及无阻尼动态响应 .将研究分析结果与实验结果及国际商用有限元软件MARC的分析结果进行了比较 ,发现研究分析结果比MARK的分析结果更接近实验结果 ,证明对纸张静、动态力学特性的研究方法是非常有效的 ,研究结果能够为办公设备送纸机构的合理设计提供科学的依据 . 展开更多
关键词 办公设备 纸张 非线性有限元 力学特性 送纸机构
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小波有限元的研究及其工程应用 被引量:12
13
作者 陈雪峰 杨胜军 +1 位作者 马军星 何正嘉 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期1-4,共4页
研究了一类新的有限元空间,它以小波尺度函数作为插值函数,从而构造出了小波有限元.利用小波的两尺度方程,很好地解决了因Daubechies小波尺度函数无明确解析表达式造成的积分困难,推导出了小波有限元常用刚度矩阵及载荷列阵积分公式,并... 研究了一类新的有限元空间,它以小波尺度函数作为插值函数,从而构造出了小波有限元.利用小波的两尺度方程,很好地解决了因Daubechies小波尺度函数无明确解析表达式造成的积分困难,推导出了小波有限元常用刚度矩阵及载荷列阵积分公式,并给出了小波有限元用于薄板弯曲的分析列式.通过薄板弯曲及办公纸张温度场的数值分析,表明小波有限元具有满意的分析精度,可消除由于温度梯度变化而引起的0 5%左右的数值失真,并在处理变边界条件等大梯度问题方面,优于传统的小波有限元. 展开更多
关键词 工程应用 DAUBECHIES小波 小波有限元 薄板弯曲 温度场 办公纸张 小波尺度函数
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基于冲击时频原子的匹配追踪信号分解及机械故障特征提取技术 被引量:31
14
作者 费晓琪 孟庆丰 何正嘉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期26-29,22,共5页
介绍一种用于匹配追踪信号分解的时频原子———冲击时频原子 ,它既可以匹配信号中的稳态正弦成分 ,也可以匹配信号中冲击成分 ,从而准确有效地获得设备的冲击故障特征和信息 ,并结合遗传算法以提高计算速度及实用性。计算机仿真结果证... 介绍一种用于匹配追踪信号分解的时频原子———冲击时频原子 ,它既可以匹配信号中的稳态正弦成分 ,也可以匹配信号中冲击成分 ,从而准确有效地获得设备的冲击故障特征和信息 ,并结合遗传算法以提高计算速度及实用性。计算机仿真结果证实了该方法的准确性 ,最后将该方法应用于转子实验台的冲击信号特征提取中 ,证明了该方法的工程实用性和有效性。 展开更多
关键词 机械设备 故障诊断 特征提取技术 冲击故障 冲击时频原子 匹配追踪 信号分解
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机车故障诊断的局域均值分解解调方法 被引量:30
15
作者 陈保家 何正嘉 +1 位作者 陈雪峰 訾艳阳 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期40-44,共5页
为了有效地识别机车走行部的早期故障,提高我国重载机车的运输能力,提出了一种针对机车故障振动信号的局域均值分解(LMD)解调诊断方法.LMD能够将多分量的调制信号自适应地分解成一系列乘积函数分量,分解与解调过程可同步完成.与Hilbert-... 为了有效地识别机车走行部的早期故障,提高我国重载机车的运输能力,提出了一种针对机车故障振动信号的局域均值分解(LMD)解调诊断方法.LMD能够将多分量的调制信号自适应地分解成一系列乘积函数分量,分解与解调过程可同步完成.与Hilbert-Huang变换相比,LMD方法不需要通过Hilbert变换求解瞬时频率,从而避免了Hilbert变换加窗效应所带来的解调误差.由于不受Bedrosian和Nuttall定理的限制,不会出现负频率现象,通过滑动平均方法得到信号的局域均值和包络,因此不存在过包络、欠包络和断点效应.通过对实际机车走行部轴承和齿轮振动信号的分析,成功地提取了故障特征,与经验模式分解进行比较的结果说明,采用LMD方法提取尽可能多的有意义的调制分量,不仅避免了Hilbert变换加窗效应所带来的解调误差,而且更适合于多分量调制信号的处理. 展开更多
关键词 调制信号 局域均值分解 机车故障诊断
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匹配追踪信号分解与往复机械故障特征提取技术研究 被引量:14
16
作者 孟庆丰 范虹 +1 位作者 王祺 何正嘉 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第7期696-699,共4页
提出了一种自适应提取往复机械振动信号冲击特征的信号处理方法 .方法的核心是基于特别选定的基元函数将信号展开 .在采用匹配追踪算法分解信号时 ,应用指数衰减正弦波函数作为信号分解的基元函数 ,能够十分理想地匹配信号中的冲击响应... 提出了一种自适应提取往复机械振动信号冲击特征的信号处理方法 .方法的核心是基于特别选定的基元函数将信号展开 .在采用匹配追踪算法分解信号时 ,应用指数衰减正弦波函数作为信号分解的基元函数 ,能够十分理想地匹配信号中的冲击响应波形 ,与往复机械振动信号有最好的相似性 .往复机械的故障诊断实例证明 ,利用该方法提取信号中的瞬态冲击响应特征是可行的 .研究结果为机械冲击故障的特征提取与诊断提供了一条新途径 . 展开更多
关键词 信号分解 往复机械 故障诊断 匹配追踪 特征提取
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自适应移频变尺度随机共振在故障诊断中的应用 被引量:18
17
作者 谭继勇 陈雪峰 +1 位作者 雷亚国 何正嘉 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期69-73,共5页
针对移频变尺度随机共振系统参数选择困难的问题,提出了一种基于时频指标的自适应移频变尺度随机共振算法.该算法选用了最高谱峰位置(频域)及过零间距方差(时域)作为优化目标函数,避开了以信噪比等为目标函数时需要预先知道目标信号确... 针对移频变尺度随机共振系统参数选择困难的问题,提出了一种基于时频指标的自适应移频变尺度随机共振算法.该算法选用了最高谱峰位置(频域)及过零间距方差(时域)作为优化目标函数,避开了以信噪比等为目标函数时需要预先知道目标信号确切频率的不足,能够自适应地获取最优系统参数,以最大信噪比检测出微弱周期信号.同时,由于移频变尺度随机共振的选用,该自适应算法突破了传统随机共振系统的限制,因此可以检测实际工程中的高频信号.仿真和故障诊断的工程应用结果表明,该自适应算法简单、易于理解,能有效地从强背景噪声中检测出高频微弱周期信号,具有较强的工程实用价值. 展开更多
关键词 时频指标 自适应 移频变尺度随机共振 故障诊断
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小波分形技术及其在非平稳故障诊断中的应用 被引量:39
18
作者 訾艳阳 何正嘉 张周锁 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第9期82-87,共6页
根据小波变换和分形理论在多尺度分析和自相似本质上的一致性 ,提出了小波分形技术 .为了克服目前离散信号盒维数计算方法的不足 ,推导出了确定周期或准周期振动信号无标度区的经验公式 ,使盒维数的改进算法具有简单、准确和实用的特点 ... 根据小波变换和分形理论在多尺度分析和自相似本质上的一致性 ,提出了小波分形技术 .为了克服目前离散信号盒维数计算方法的不足 ,推导出了确定周期或准周期振动信号无标度区的经验公式 ,使盒维数的改进算法具有简单、准确和实用的特点 .通过汽轮发电机组轴瓦松动故障的成功诊断案例表明 ,小波分形技术为非平稳故障诊断提供了一种有效的新技术 . 展开更多
关键词 小波分形 盒维数 机械设备 非平稳故障诊断
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基于LMD的时频分析方法及其机械故障诊断应用研究 被引量:14
19
作者 王衍学 何正嘉 +1 位作者 訾艳阳 袁静 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期9-12,共4页
如何有效地从振动信号中提取有用信息成分一直以来都是故障诊断领域研究的热点。局部均值分解(Local Mean Decomposition,LMD)是一种新的信号自适应分解方法。本研究基于LMD的瞬时频率求解、时频分析及其故障诊断的应用。LMD的时频分析... 如何有效地从振动信号中提取有用信息成分一直以来都是故障诊断领域研究的热点。局部均值分解(Local Mean Decomposition,LMD)是一种新的信号自适应分解方法。本研究基于LMD的瞬时频率求解、时频分析及其故障诊断的应用。LMD的时频分析方法成功提取出实验室转子碰摩特征以及实际低速变载轧机齿轮局部故障信息,证实了方法的有效性。 展开更多
关键词 局部均值分解 时频分析 碰摩 齿轮箱 故障诊断
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基于支持向量数据描述的机械故障诊断研究 被引量:55
20
作者 李凌均 张周锁 何正嘉 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期910-913,共4页
为了解决在机械智能监测与诊断中缺少故障样本的问题,提出了一种机械故障单值分类的新方法———支持向量数据描述法.该方法只需要一类目标样本作为学习样本,而不需要其他非目标样本,就可以建立起单值分类器,从而区分了非目标样本和目... 为了解决在机械智能监测与诊断中缺少故障样本的问题,提出了一种机械故障单值分类的新方法———支持向量数据描述法.该方法只需要一类目标样本作为学习样本,而不需要其他非目标样本,就可以建立起单值分类器,从而区分了非目标样本和目标样本.将这种方法应用在机械故障诊断和状态监测中,仅仅依靠正常运行时的数据信号,而不需要故障数据,就可以监测机器的运行状态,且不需要对原始数据进行特征提取.实验结果表明,支持向量数据描述法与传统的神经网络方法相比,具有较好的分类能力和较高的计算效率. 展开更多
关键词 支持向量数据描述 单值分类 故障诊断
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