本文關(guān)鍵詞：基于SVM的氣閥故障診斷研究

  更多相關(guān)文章： 氣閥 故障診斷 經(jīng)驗模態(tài)分解 支持向量機 特征選擇

【摘要】：氣閥是往復式壓縮機最為關(guān)鍵的設(shè)備之一,同時由于它在工作中頻繁地受到振動與沖擊,使其故障率遠高于其他部件,因此對氣閥開展故障診斷研究意義重大。氣閥的工作環(huán)境極其惡劣,并且故障形式多樣,大大增加了故障診斷的難度。傳統(tǒng)的故障診斷方法顯然已經(jīng)無法滿足企業(yè)對氣閥故障診斷的精度要求,基于人工智能的故障診斷方法將是未來的趨勢。本文針對氣閥原始信號故障信息不明顯和噪聲干擾嚴重的問題,采用經(jīng)驗模態(tài)分解(EMD)方法將原始信號分解為多個平穩(wěn)的本征模態(tài)函數(shù)(IMF),通過分析IMF分量在信號復雜程度上的變化,采用樣本熵特征描述這一故障信息,然后再對IMF作Hilbert變換,通過Hilbert譜分析振動能量的變化,提出用能量特征表征該故障信息。由于氣閥故障數(shù)據(jù)有限,所以本文采用在小樣本的分類識別問題上具有良好表現(xiàn)的支持向量機(SVM)作為分類器。IMF的樣本熵和能量作為SVM的輸入項,再通過比較交叉驗證、遺傳算法和粒子群優(yōu)化算法的參數(shù)優(yōu)化能力,選擇結(jié)果較優(yōu)的交叉驗證作為本文在訓練SVM分類器的參數(shù)選擇方法。本文末尾采用特征選擇方法剔除干擾特征和冗余特征來提高SVM的分類正確率,首先分別利用ReliefF權(quán)值和SVM的交叉驗證正確率衡量特征的性能,再通過Pearson相關(guān)系數(shù)消除特征之間的冗余,然后按照序列向后選擇方法(SBS)搜索最優(yōu)特子集,最終在驗證測試樣本的分類正確率上取得了不錯的效果。與此同時,針對SVM的交叉驗證正確率在評估特征性能時的不足,提出一種改進的特征評估指標,并用該指標構(gòu)建敏感特征子集和補充特征子集,最后通過測試樣本驗證改進指標的有效性。
【關(guān)鍵詞】：氣閥 故障診斷 經(jīng)驗模態(tài)分解 支持向量機 特征選擇
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究工作的背景與意義10-11
• 1.2 設(shè)備故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢11
• 1.3 往復式壓縮機故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 往復式壓縮機的常見故障和故障診斷方法13-15
• 1.4.1 往復式壓縮機的常見故障13
• 1.4.2 往復式壓縮機的故障診斷方法13-15
• 1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第二章 支持向量機理論研究17-26
• 2.1 統(tǒng)計學習理論17-21
• 2.1.1 機器學習問題17-18
• 2.1.2 VC維18-19
• 2.1.3 結(jié)構(gòu)風險最小化原則19-21
• 2.2 支持向量機理論21-24
• 2.2.1 最優(yōu)分類超平面21-23
• 2.2.2 核函數(shù)23-24
• 2.3 支持向量機的多分類方法24-25
• 2.3.1 一對多方法24-25
• 2.3.2 一對一方法25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 往復式壓縮機氣閥振動信號分析26-39
• 3.1 氣閥故障數(shù)據(jù)26-27
• 3.2 EMD方法27-29
• 3.2.1 本征模態(tài)函數(shù)27
• 3.2.2 EMD理論27-29
• 3.3 EMD的端點效應29-35
• 3.3.1 端點效應的概念29-30
• 3.3.2 抑制EMD端點效應的方法30-32
• 3.3.3 鏡像閉合延拓方法的應用32-35
• 3.4 Hilbert變換35-36
• 3.5 氣閥故障信號的Hilbert譜分析36-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 第四章 支持向量機在氣閥故障診斷中的應用39-51
• 4.1 基于能量的特征提取39-42
• 4.1.1 提取步驟39-40
• 4.1.2 實例驗證40-42
• 4.2 基于樣本熵的特征提取42-45
• 4.2.1 提取步驟42-43
• 4.2.2 實例驗證43-45
• 4.3 基于SVM的氣閥故障識別45-50
• 4.3.1 基于交叉驗證的參數(shù)優(yōu)化45-47
• 4.3.2 基于遺傳算法的參數(shù)優(yōu)化47-48
• 4.3.3 基于粒子群優(yōu)化算法的參數(shù)優(yōu)化48-50
• 4.3.4 結(jié)果比較50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 基于支持向量機的特征選擇在氣閥故障診斷中的應用51-71
• 5.1 特征選擇的框架51-56
• 5.1.1 子集生成52-53
• 5.1.2 子集評價53-56
• 5.1.3 停止條件56
• 5.1.4 結(jié)果驗證56
• 5.2 基于ReliefF-SBS的特征選擇方法56-62
• 5.2.1 ReliefF算法56-57
• 5.2.2 特征選擇流程57-58
• 5.2.3 實例驗證58-62
• 5.3 基于SVM-SBS的特征選擇方法62-65
• 5.3.1 方法介紹62-63
• 5.3.2 實例驗證63-65
• 5.4 改進的基于SVM-SBS的特征選擇方法65-70
• 5.4.1 改進措施65-66
• 5.4.2 實例驗證66-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 全文總結(jié)71
• 6.2 后續(xù)工作展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻74-77

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本文編號：1096415