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A method combining refined composite multiscale fuzzy entropy with PSO-SVM for roller bearing fault diagnosis 被引量:13
1
作者 XU Fan Peter W TSE 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第9期2404-2417,共14页
Combining refined composite multiscale fuzzy entropy(RCMFE)and support vector machine(SVM)with particle swarm optimization(PSO)for diagnosing roller bearing faults is proposed in this paper.Compared with refined compo... Combining refined composite multiscale fuzzy entropy(RCMFE)and support vector machine(SVM)with particle swarm optimization(PSO)for diagnosing roller bearing faults is proposed in this paper.Compared with refined composite multiscale sample entropy(RCMSE)and multiscale fuzzy entropy(MFE),the smoothness of RCMFE is superior to that of those models.The corresponding comparison of smoothness and analysis of validity through decomposition accuracy are considered in the numerical experiments by considering the white and 1/f noise signals.Then RCMFE,RCMSE and MFE are developed to affect extraction by using different roller bearing vibration signals.Then the extracted RCMFE,RCMSE and MFE eigenvectors are regarded as the input of the PSO-SVM to diagnose the roller bearing fault.Finally,the results show that the smoothness of RCMFE is superior to that of RCMSE and MFE.Meanwhile,the fault classification accuracy is higher than that of RCMSE and MFE. 展开更多
关键词 refined composite multiscale fuzzy entropy roller bearings support vector machine fault diagnosis particle swarm optimization
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基于OFMD和FSC的滚动轴承复合故障诊断
2
作者 唐贵基 张龙 +2 位作者 薛贵 徐振丽 王晓龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第15期160-168,共9页
针对滚动轴承的复合故障诊断问题,深入研究了一种基于优化特征模态分解和快速谱相关的复合故障诊断方法。首先,通过理论分析,提出脉冲能量因子指标来实现特征模态分解的参数选择以及最优分量的选取;然后,基于快速谱相关原理设计谱相关... 针对滚动轴承的复合故障诊断问题,深入研究了一种基于优化特征模态分解和快速谱相关的复合故障诊断方法。首先,通过理论分析,提出脉冲能量因子指标来实现特征模态分解的参数选择以及最优分量的选取;然后,基于快速谱相关原理设计谱相关相对强度曲线和改进快速谱相关图,用于确定不同故障调制后对应的最优载波,对最优载波进行包络处理,从而分离轴承的复合故障特征,最终实现复合故障的准确性诊断。通过模拟故障试验和工程案例分析结果表明,该文所提方法相比于经验模态分解能够有效滤除噪声干扰,具有良好的鲁棒性,同时,避免了解卷积方法设定参数的缺陷,且与Autogram方法相比,能够有效分离复合故障特征,避免复合故障特征成分耦合。 展开更多
关键词 滚动轴承 复合故障 特征分离 特征模态分解 快速谱相关
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基于CEEMDAN和熵特征的滚动轴承故障诊断 被引量:2
3
作者 高淑芝 陈雪峰 +1 位作者 张义民 石烁 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第1期99-102,共4页
针对滚动轴承的故障诊断与分类,提出了一种基于自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)、模糊测度熵(FME)和粒子群优化算法-概率神经网络(PSO-PNN)的故障诊断方法。首先,CEEMDAN被用于分解振动信号,由于自适应噪声的加入,分解效果得... 针对滚动轴承的故障诊断与分类,提出了一种基于自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)、模糊测度熵(FME)和粒子群优化算法-概率神经网络(PSO-PNN)的故障诊断方法。首先,CEEMDAN被用于分解振动信号,由于自适应噪声的加入,分解效果得到最大改善。其次,基于FME,对包含故障的模式进行特征提取。最后,将特征向量输入到经过PSO优化的PNN中进行故障分类,优化后的PNN具有更准确的分类精度。通过实验案例验证,该方法的诊断能力得到验证,且分别与使用经验模态分解(EMD)和集合EMD(EEMD)分解方法进行对比,进一步体现了该方法的优越性。 展开更多
关键词 噪声辅助 模态分解 滚动轴承 故障诊断
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基于SSA-IWT-EMD的滚动轴承故障诊断方法 被引量:2
4
作者 雷春丽 焦孟萱 +3 位作者 樊高峰 刘世超 薛林林 李建华 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第4期1152-1162,共11页
针对小波阈值降噪不充分及经验模态分解(EMD)特征频率提取不明显的问题,提出一种基于麻雀搜索算法-改进小波阈值-EMD(SSA-IWT-EMD)的滚动轴承故障诊断方法。引入2个调节因子,提出一种IWT函数,克服了传统软硬阈值的缺点,并运用SSA对其各... 针对小波阈值降噪不充分及经验模态分解(EMD)特征频率提取不明显的问题,提出一种基于麻雀搜索算法-改进小波阈值-EMD(SSA-IWT-EMD)的滚动轴承故障诊断方法。引入2个调节因子,提出一种IWT函数,克服了传统软硬阈值的缺点,并运用SSA对其各参数进行全局寻优,实现滚动轴承信号降噪。提出一种综合指标P对EMD产生的分量进行选取重构,突出信号的故障特征信息。采用包络谱分析实现轴承的故障诊断。仿真和实测结果验证了所提方法的有效性;同时与单一指标选取分量的方法及文献方法进行对比,说明了综合指标P和所提方法具有更强的降噪能力及特征提取能力,包络谱幅值及倍频成分更明显,可以更好地实现对滚动轴承的故障诊断。 展开更多
关键词 滚动轴承 改进阈值 综合指标 经验模态分解 故障诊断
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滚动轴承单一局部损伤故障变刚度动力学建模
5
作者 郭宝良 赵玉秀 +2 位作者 郑建校 李玲 段志善 《振动工程学报》 北大核心 2025年第5期963-973,共11页
针对滚动轴承单一局部损伤故障动力学建模问题,基于Hertz接触理论,定义了接触变形保留因子,提出了基于静力学分析法的变刚度函数,建立了径向载荷作用下的滚动轴承单一局部损伤故障变刚度动力学模型,并进行了仿真和试验研究。研究结果表... 针对滚动轴承单一局部损伤故障动力学建模问题,基于Hertz接触理论,定义了接触变形保留因子,提出了基于静力学分析法的变刚度函数,建立了径向载荷作用下的滚动轴承单一局部损伤故障变刚度动力学模型,并进行了仿真和试验研究。研究结果表明,滚动体有效接触刚度在进入载荷区时突然增加,在退出载荷区和陷入故障时则突然减小,从而引起载荷区其他承载滚动体的接触力和接触变形突然减小或增加,以重新平衡外部载荷,但不影响其有效接触刚度;越靠近载荷区中心位置的滚动体受到的影响就越明显;同时导致系统总有效刚度突然增加或减小,从而引起系统振动。外环故障时,总有效刚度的变化是等幅的,导致时域振动响应也是等幅的;内环故障时,总有效刚度的变化和响应的幅值均受到内环旋转的调制而剧烈变化。提出的变刚度动力学模型与实际更加吻合,为有效地诊断滚动轴承故障提供了一定理论依据。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 局部损伤 有效刚度
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基于二次CEEMDAN与CCJC的滚动轴承故障冲击特征提取 被引量:1
6
作者 张亢 曹振华 +2 位作者 刘鹏飞 陈向民 牛晓瑞 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第1期112-118,247,共8页
滚动轴承故障振动信号的成分复杂多样,且受噪声和传递路径的影响,导致从中提取表征故障的周期性冲击成分难度很大。对此,利用自适应噪声完全集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEM... 滚动轴承故障振动信号的成分复杂多样,且受噪声和传递路径的影响,导致从中提取表征故障的周期性冲击成分难度很大。对此,利用自适应噪声完全集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)良好的非平稳非线性数据处理能力,首先将原始轴承振动信号中的各种成分予以分离,在此基础上,提出相关系数跳变准则(Correlation Coefficient Jump Criterion,CCJC)区别以故障周期性冲击成分为主的分量,以及以噪声和转频成分为主的分量,并通过二次分解二次重构的方式,最大限度去除噪声与转频相关成分,最终得到提纯的滚动轴承故障周期性冲击信号。通过对滚动轴承故障仿真信号和基准数据的分析,表明所提方法可以准确高效提取轴承故障周期性冲击成分;对滚动轴承实验振动信号进行分析,并与经典方法对比,验证所提方法的优势及其良好的工程应用前景。 展开更多
关键词 故障诊断 滚动轴承 振动信号 周期性冲击特征 自适应噪声完全集合经验模态分解 相关系数跳变准则
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基于1DCNN特征提取和RF分类的滚动轴承故障诊断
7
作者 张豪 刘其洪 +1 位作者 李伟光 李漾 《中国测试》 北大核心 2025年第4期137-143,共7页
针对深度学习技术在滚动轴承故障诊断识别中依赖于大量测量数据,相对较少的数据可能会导致过度拟合并降低模型的稳定性等问题,提出一种一维卷积神经网络(1DCNN)和随机森林(RF)相结合的轴承故障诊断模型。将原始时域信号输入搭建的1DCNN... 针对深度学习技术在滚动轴承故障诊断识别中依赖于大量测量数据,相对较少的数据可能会导致过度拟合并降低模型的稳定性等问题,提出一种一维卷积神经网络(1DCNN)和随机森林(RF)相结合的轴承故障诊断模型。将原始时域信号输入搭建的1DCNN网络中,提取原始数据特征向量,对特征向量进行t-SNE降维可视化,验证1DCNN特征提取的有效性。将特征向量输入随机森林实现故障状态识别,解决小样本的滚动轴承故障分类问题。在CWRU数据集和Paderborn数据集上进行实验,针对不同类型、不同损伤程度的轴承,得到分类结果准确率分别达到99.69%和99.16%。与传统的神经网络和机器学习分类模型相比,1DCNN-RF模型具有更高的诊断准确率,可验证所提模型的泛化性和有效性。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 一维卷积神经网络 随机森林
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参数优化最小噪声幅值反褶积在轴承故障诊断中的应用
8
作者 张振军 程嘉瑞 +1 位作者 章娅菲 郑琰心 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第8期96-103,共8页
在轴承故障诊断中,检测振动信号中的循环脉冲分量是关键,对故障特征提取至关重要。然而,复杂的工况环境常使微弱的脉冲分量被背景噪声和振动干扰掩盖。为此,提出了一种基于参数自适应最小噪声幅值反褶积(parametric adaptive minimum no... 在轴承故障诊断中,检测振动信号中的循环脉冲分量是关键,对故障特征提取至关重要。然而,复杂的工况环境常使微弱的脉冲分量被背景噪声和振动干扰掩盖。为此,提出了一种基于参数自适应最小噪声幅值反褶积(parametric adaptive minimum noise amplitude deconvolution,PAMNAD)的轴承故障诊断方法。该方法利用改进的灰狼优化(improved grey wolf optimization,IGWO)算法对最小噪声幅值反褶积(minimum noise amplitude deconvolution,MNAD)进行优化,确定滤波器长度、迭代次数和噪声比这三个关键参数的最优值。优化后的最小噪声幅值反褶积在不同工况下展现出更高的自适应性和鲁棒性。试验结果表明,该方法在实际轴承故障信号处理中具有显著的有效性和优越性。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 IGWO 参数自适应 MNAD
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基于转频脊线的滚动轴承阶次分析故障诊断
9
作者 张小丽 范攀锋 +3 位作者 李贤耀 王保建 梁旺 王芳珍 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第1期139-145,共7页
针对变转速状况下部分设备难以安装转速计而导致转速信息缺失的问题,提出基于阶次分析的无转速计滚动轴承故障诊断方法。同时针对振动信号处理中时频脊线提取精度不高、轴承转频脊线识别困难等问题,提出基于快速路径优化算法的多时频脊... 针对变转速状况下部分设备难以安装转速计而导致转速信息缺失的问题,提出基于阶次分析的无转速计滚动轴承故障诊断方法。同时针对振动信号处理中时频脊线提取精度不高、轴承转频脊线识别困难等问题,提出基于快速路径优化算法的多时频脊线提取方法和基于脊线拟合优度指标的转频脊线识别方法。首先,利用快速路径优化算法可以抑制相邻时刻频率跳变的特点,提高时频脊线提取精度;其次,通过计算脊线拟合优度值的方法从所提取的多条时频脊线中识别出转频脊线;最后利用识别的转频脊线结合阶次分析,对滚动轴承故障实验振动信号进行分析,验证所提滚动轴承故障诊断方法的可行性。 展开更多
关键词 故障诊断 滚动轴承 脊线识别 阶次分析 变转速工况
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基于MDAM-GhostCNN的滚动轴承故障诊断方法
10
作者 郭俊锋 谭宝宏 王智明 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第4期1172-1184,共13页
针对传统故障诊断方法特征提取不充分、计算复杂及在变工况下识别准确率低的问题,提出一种基于混合域注意力机制(MDAM)-GhostCNN的滚动轴承故障诊断方法。采用马尔可夫转移场(MTF)将轴承振动信号转化为具有时间相关性的二维特征图;利用G... 针对传统故障诊断方法特征提取不充分、计算复杂及在变工况下识别准确率低的问题,提出一种基于混合域注意力机制(MDAM)-GhostCNN的滚动轴承故障诊断方法。采用马尔可夫转移场(MTF)将轴承振动信号转化为具有时间相关性的二维特征图;利用Ghost卷积计算精简的优点,构造出GhostCNN;设计一种MDAM,使网络从通道和空间2个维度充分捕获特征信息,实现特征通道间相互依赖的同时让网络有效关注特征空间信息。由此,构建出MDAM-GhostCNN模型。将MTF二维特征图输入到MDAM-GhostCNN模型中进行训练并输出诊断结果。采用凯斯西储大学和江南大学(JNU)轴承数据集进行实验验证,并对其数据集进行加噪处理。结果表明:在变工况下,所建模型有着更高的识别准确率、抗噪性能和泛化性能。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 马尔可夫转移场 Ghost卷积 注意力机制
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基于改进深度残差网络的轴承故障诊断方法
11
作者 高淑芝 韩晓亮 张义民 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期241-244,249,共5页
针对卷积神经网络结构因深度的增加导致的网络退化以及准确率饱和问题,本文改进深度残差网络应用于故障诊断。首先,改进的残差网络包含三个残差单元模块,改进后的残差结构去掉了不必要的非线性层,在模块首尾都加入批量归一化层提升了网... 针对卷积神经网络结构因深度的增加导致的网络退化以及准确率饱和问题,本文改进深度残差网络应用于故障诊断。首先,改进的残差网络包含三个残差单元模块,改进后的残差结构去掉了不必要的非线性层,在模块首尾都加入批量归一化层提升了网络性能;其次,采集的轴承故障样本分为训练集与测试集,将训练集数据样本输入到网络模型中进行训练优化,输入测试集数据到诊断模型中得出诊断结果;最后,利用t-SNE可视化方法对模型中每一个残差模块学习特征的过程进行分析。经轴承寿命试验台数据结果表明,本方法对滚动轴承发生故障的诊断识别率均达到100%。可见该模型具有非常好的诊断识别效果。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 深度残差网络 t-SNE可视化
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基于GADF和CWT并行输入模型的滚动轴承智能诊断研究
12
作者 张小丽 和飞翔 +2 位作者 梁旺 李敏 王保建 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期98-108,共11页
滚动轴承运行工况的变化与噪声干扰等随机不确定性因素会导致网络特征提取不完整,从而无法捕捉故障突变等局部奇异信息.针对上述问题,提出一种并行二维深度可分离残差神经网络(parallel two-dimensional depthwise separable residual n... 滚动轴承运行工况的变化与噪声干扰等随机不确定性因素会导致网络特征提取不完整,从而无法捕捉故障突变等局部奇异信息.针对上述问题,提出一种并行二维深度可分离残差神经网络(parallel two-dimensional depthwise separable residual neural network,P2DDSResNet)模型,通过格拉姆角分场(Gramian angular difference field,GADF)和连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)将振动信号转变为二维时频图像,保留了完整的时频域信息.采用深度可分离卷积替代残差模块中的普通卷积,增强特征学习能力,从而使模型具有更强的特征提取能力,以解决在高噪声和变工况环境中故障诊断效果不佳的问题.采用滚动轴承故障模拟试验台获取的数据对其进行试验分析并与其他卷积神经网络方法对比,结果表明,优化后的算法模型具有良好的泛化性和准确率. 展开更多
关键词 故障诊断 深度可分离卷积 滚动轴承 残差神经网络 特征提取
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基于多层域适应的无标签数据故障诊断方法
13
作者 王进花 刘瑞 曹洁 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第4期1185-1194,共10页
在工业生产中,由于源域数据和目标域数据分布有差异且有标签的故障数据量较少,以至于现有的域适应轴承故障诊断方法大多精度不高。基于此,提出多层域适应神经网络(MDANN)故障诊断方法,用于无标签数据的滚动轴承故障诊断。使用小波包分... 在工业生产中,由于源域数据和目标域数据分布有差异且有标签的故障数据量较少,以至于现有的域适应轴承故障诊断方法大多精度不高。基于此,提出多层域适应神经网络(MDANN)故障诊断方法,用于无标签数据的滚动轴承故障诊断。使用小波包分解与重构(WPT)对原始振动信号进行处理,以降低信号冗余并避免关键信号特征遗失;利用多核最大均值差异(MKMMD)算法对输入特征值进行差异计算,并通过反向传播更新多层域适应神经网络的参数,使其能够提取域不变特征;为保证无标签目标域数据可以正常参与网络训练,使用最大概率标签作为真实标签的伪标签策略,解决目标域无标签数据无法训练问题,增强模型可靠诊断知识的获取。采用2个公开数据集CWRU和PU进行验证。实验结果表明:所提方法与常见的域适应方法对比具有更高的诊断精度,说明该方法能够有效地学习可迁移特征,拟合2个数据集之间的数据分布差异。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 迁移学习 多层域适应 伪标签策略
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一种小样本滚动轴承故障诊断算法
14
作者 宋存利 王子卓 时维国 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第1期96-106,共11页
针对卷积神经网络在处理滚动轴承时域信号时难以充分提取特征、故障样本稀少及模型泛化性能不足的问题,提出一种基于注意力机制的增强卷积神经网络小样本故障诊断方法。首先,使用连续小波变换将轴承振动信号转化为二维时频图像,以便可... 针对卷积神经网络在处理滚动轴承时域信号时难以充分提取特征、故障样本稀少及模型泛化性能不足的问题,提出一种基于注意力机制的增强卷积神经网络小样本故障诊断方法。首先,使用连续小波变换将轴承振动信号转化为二维时频图像,以便可视化其特征。然后,通过数据增强扩充样本数据,提升模型在小样本情况下的泛化性。为提高特征提取和模型泛化能力,使用MixConv将ConvNeXt V2模型的7×7卷积层重构为不同大小的并行卷积核,增强多尺度特征提取效果;引入卷积注意力机制模块(CBAM)提升关键特征识别能力。该模型在凯斯西储大学、东南大学和渥太华大学的故障数据集上进行实验验证。实验结果表明,所提模型对不同故障的识别率均为100%,与目前常用的7个模型相比,在相同条件下故障识别准确率最高,具有较强的泛化性能。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 注意力机制 连续小波变换 卷积神经网络
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基于改进生成对抗网络和Swin Transformer的样本不均衡轴承故障诊断
15
作者 马良玉 黄日灏 +3 位作者 段晓冲 胡景琛 高海天 马进 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第4期528-537,共10页
深度学习由于其强大的特征提取能力被广泛应用于故障诊断领域,但在实际生产过程中,故障样本数量通常远低于正常样本,从而导致故障诊断模型的分类准确率下降.为此,本文提出一种基于改进循环生成对抗网络和Swin Transformer的样本不均衡... 深度学习由于其强大的特征提取能力被广泛应用于故障诊断领域,但在实际生产过程中,故障样本数量通常远低于正常样本,从而导致故障诊断模型的分类准确率下降.为此,本文提出一种基于改进循环生成对抗网络和Swin Transformer的样本不均衡轴承故障诊断方法,并以旋转机械滚动轴承振动故障诊断为例对方法进行验证.首先,将原始振动信号的时频图作为循环生成对抗网络的输入;然后,为克服训练不稳定、模型不能及时收敛等问题,引入谱归一化和权值衰减,利用改进的循环生成对抗网络生成更多的故障样本;最后,采用Swin Transformer模型来进行故障诊断,并与随机森林(RF)、堆叠自编码器(SAE)、支持向量机(SVM)、卷积神经网络(CNN)进行对比.在美国凯斯西储大学(CWRU)轴承故障数据集进行多组不同的故障样本生成与故障诊断实验,结果表明,本文方法可以在训练样本数量较少时生成质量较高的合成样本,与其他方法相比,Swin Transformer模型故障诊断精度更高,在不平衡数据的故障诊断方面具有很大的潜力. 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 不平衡样本 循环生成对抗网络 深度学习
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频谱能量增强的IEWT滚动轴承故障诊断方法
16
作者 古莹奎 李成 吴宽 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第1期70-74,81,共6页
尺度空间方法的经验小波变换(EWT)在滚动轴承故障诊断中容易出现共振频带过度分割、频带破裂,导致故障诊断失败。为此,提出频谱增强的改进经验小波滚动轴承故障诊断方法。首先,将Teager能量算子引入信号频谱,利用能量算子能够追踪并增... 尺度空间方法的经验小波变换(EWT)在滚动轴承故障诊断中容易出现共振频带过度分割、频带破裂,导致故障诊断失败。为此,提出频谱增强的改进经验小波滚动轴承故障诊断方法。首先,将Teager能量算子引入信号频谱,利用能量算子能够追踪并增强信号瞬时成分能量的特点,对信号频谱瞬时冲击进行能量增强,减小噪声对信号频谱的影响;其次,对能量增强后频谱进行频带极大值包络的改进经验小波变换(IEWT)分解,得到一系列固有模态;最后,对裕度因子最大的固有模态进行包络解调分析,提取轴承故障特征。分析结果表明,所提方法能够增强故障引起的瞬态冲击成分,减少噪声对频谱分割的影响,有效地避免共振频带的过度分割导致的频带破裂。 展开更多
关键词 频谱能量增强 改进经验小波变换 TEAGER能量算子 滚动轴承 故障诊断
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基于连续小波变换的CNN—SVM农机滚动轴承故障诊断
17
作者 沈伟杰 肖茂华 +1 位作者 宋新民 项腾飞 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第4期254-264,共11页
针对农用机械滚动轴承故障诊断中轴承振动信号非线性、非平稳特性以及故障特征表征不明显的问题,提出一种基于连续小波变换(CWT)、卷积神经网络(CNN)和支持向量机(SVM)的滚动轴承故障诊断方法(CWT—CNN—SVM)。首先,利用CWT对滚动轴承... 针对农用机械滚动轴承故障诊断中轴承振动信号非线性、非平稳特性以及故障特征表征不明显的问题,提出一种基于连续小波变换(CWT)、卷积神经网络(CNN)和支持向量机(SVM)的滚动轴承故障诊断方法(CWT—CNN—SVM)。首先,利用CWT对滚动轴承振动信号进行多尺度时频分析,为后续故障诊断提供更详细的特征;然后,将提取到的时频图作为输入,利用CNN深层次学习故障特征信息;最后,采用SVM对输出结果进行分类,以实现精确的故障类型识别。与BPNN、SVM、CWT—CNN以及CWT—ResNet等方法比较,试验结果表明,CWT—CNN—SVM故障诊断准确率最高,单次准确率达到100%,5次重复试验准确率为99.62%。CWT—CNN—SVM在处理复杂的滚动轴承故障诊断问题时,不仅诊断准确,同时展现出深度学习与故障诊断相结合的优势,能进一步提升小数据集的性能。所提出的CWT—CNN—SVM方法对于提升农机滚动轴承故障诊断性能,具有一定的理论价值和实际应用前景。 展开更多
关键词 故障诊断 农机 滚动轴承 连续小波变换 卷积神经网络 支持向量机
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双通道小波核-卷积神经网络轧机设备轴承诊断方法
18
作者 时培明 肖立峰 +2 位作者 许学方 何俊杰 彭荣荣 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第2期335-344,共10页
轧机设备运行过程中产生的振动信号和声音信号包含丰富的状况信息,而使用单类传感器采集信号难以捕获轧机的全面信息。针对上述问题,提出一种基于双通道异源信息融合的小波核-卷积神经网络算法。首先,将采集的振动信号转换成二维小波时... 轧机设备运行过程中产生的振动信号和声音信号包含丰富的状况信息,而使用单类传感器采集信号难以捕获轧机的全面信息。针对上述问题,提出一种基于双通道异源信息融合的小波核-卷积神经网络算法。首先,将采集的振动信号转换成二维小波时频图作为二维卷积神经网络通道的输入;再设计一种小波核网络Wavelet kernel network (WKN)作为一维通道对声音信号进行处理;最后,将各通道提取的特征向量在汇聚层进行拼接,信息融合后实现对轧机设备的轴承状况诊断。为了验证该算法的有效性,搭建轧机状况实验平台。实验结果表明,在变工况下,双通道小波核-卷积神经融合网络对轧机轴承故障诊断准确率可达99%。 展开更多
关键词 故障诊断 轧机轴承 双通道卷积神经网络 小波卷积核
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不均衡样本下轴承故障的LSGAN‑Swin Transformer诊断方法
19
作者 刘杰 谭玉涛 +1 位作者 谷艳玲 杨娜 《振动工程学报》 北大核心 2025年第8期1775-1787,共13页
针对轴承在复杂环境下工作时故障数据难以大量获取,正常数据与故障数据比例严重失衡造成的深度模型训练不充分、诊断精度低等问题,提出一种基于LSGAN-Swin Transformer的轴承故障诊断方法,利用最小二乘生成对抗网络(LSGAN)扩充不均衡或... 针对轴承在复杂环境下工作时故障数据难以大量获取,正常数据与故障数据比例严重失衡造成的深度模型训练不充分、诊断精度低等问题,提出一种基于LSGAN-Swin Transformer的轴承故障诊断方法,利用最小二乘生成对抗网络(LSGAN)扩充不均衡或缺少的轴承数据集,引入窗口自注意力网络进行轴承故障状态识别,使用两种数据集验证所提方法的有效性,并分别与SGAN、WGAN进行对比,证明LSGAN生成的数据训练模型具有更高的准确率。在小样本条件下训练LSGAN,将所提Swin Transformer(Swin-T)模型与CNN、AlexNe和SqueezeNet进行对比,诊断准确率分别提升了34.85%、13.45%和12.95%。通过t-SNE可视化分析对模型分类效果进行评估,结果表明,LSGAN-Swin-T模型在训练样本数量较少时仍能较好地满足故障诊断中的需求,为不均衡数据下的轴承故障诊断研究提供思路。 展开更多
关键词 故障诊断 滚动轴承 不均衡样本 最小二乘生成对抗网络 Swin Transformer
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基于特征交叉注意力机制融合的轴承故障诊断方法
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作者 赵国超 刘崇德 +2 位作者 宋宇宁 金鑫 李伟华 《振动与冲击》 北大核心 2025年第12期228-237,共10页
为了解决轴承振动信号特征提取不充分导致故障诊断准确率低的问题,提出一种基于特征交叉注意力机制融合的轴承故障诊断方法,建立CNN-BiTCN-CA诊断模型。采用变分模态分解和快速傅里叶变换对原始信号进行重构,分别使用卷积神经网络(convo... 为了解决轴承振动信号特征提取不充分导致故障诊断准确率低的问题,提出一种基于特征交叉注意力机制融合的轴承故障诊断方法,建立CNN-BiTCN-CA诊断模型。采用变分模态分解和快速傅里叶变换对原始信号进行重构,分别使用卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和双向时间卷积网络(bidirectional temporal convolutional network,BiTCN)提取时频特征,通过交叉注意力机制(cross-attention mechanism,CA)融合时频特征的能力,充分提取原始信号故障特征,利用全连接层实现滚动轴承故障类型的精确诊断。试验研究表明:在含信噪比为9.32 dB、标准差为2.98的高斯白噪声的环境下,使用CNN-BiTCN-CA模型轴承故障分类准确率为99.88%,相较于使用CNN、BiTCN和结合自注意力机制的卷积神经网络(CNN with self-attention mechanism,CNN-SA)诊断轴承故障,准确率分别提升约22.79%、4.85%和4.19%;在引入信噪比为3.31 dB、标准差为5.96的高斯白噪声时,该模型仍然可以达到96.12%的诊断准确率。CNN-BiTCN-CA模型能够深入提取轴承信号中的故障特征,有效提高故障分类准确性。 展开更多
关键词 滚动轴承 故障诊断 双向时间卷积网络(BiTCN) 时频融合 交叉注意力机制(CA)
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