發(fā)布時(shí)間：2017-08-30 18:33

  本文關(guān)鍵詞：基于局部線性嵌入的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷研究

  更多相關(guān)文章： 流形學(xué)習(xí) 局部線性嵌入 特征提取 維數(shù)簡約 分類識別

【摘要】：旋轉(zhuǎn)機(jī)械是現(xiàn)代工程各行業(yè)中的核心設(shè)備，其關(guān)鍵部分為轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械高速、高載、長時(shí)等工作環(huán)境下，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)易產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不平衡、不對中等一系列故障，若不及時(shí)診斷維護(hù)，將造成一定的經(jīng)濟(jì)損失或社會影響。面對現(xiàn)實(shí)故障數(shù)據(jù)集的高維非線性特點(diǎn)，傳統(tǒng)的線性方法存在一定的局限性，然而，利用非線性流形學(xué)習(xí)方法能準(zhǔn)確地提取有效信息，同時(shí)避免“維數(shù)災(zāi)難”。因此，本文以旋轉(zhuǎn)機(jī)械為研究對象，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障模擬實(shí)驗(yàn)方案，在基于局部線性嵌入的流形學(xué)習(xí)方法研究基礎(chǔ)上，對其算法進(jìn)行優(yōu)化以得到更好的故障診斷效果，主要研究工作如下： 1)根據(jù)研究對象設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障模擬實(shí)驗(yàn)方案，在綜合故障實(shí)驗(yàn)臺上對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)正常狀態(tài)、轉(zhuǎn)子不平衡、不對中、基座松動故障進(jìn)行了模擬，以及相應(yīng)振動信號的采集，并對各狀態(tài)信號進(jìn)行了時(shí)頻特性分析。 2)分析了經(jīng)典流形學(xué)習(xí)方法的主要思想及優(yōu)缺點(diǎn)，針對故障樣本在流形上分布不均，而局部線性嵌入算法(LLE)降維效果易受近鄰點(diǎn)數(shù)影響的問題，提出了一種均勻化距離的局部線性嵌入算法(MLLE)，通過均勻化距離代替歐氏距離，利用點(diǎn)間距離平均值的倒數(shù)調(diào)節(jié)使樣本點(diǎn)間的距離整體分布趨于均勻化而減小近鄰點(diǎn)數(shù)的影響。分析比較了兩種LLE算法的故障識別率，并探討了故障識別率隨參數(shù)近鄰點(diǎn)數(shù)或嵌入維數(shù)的變化。 3)為進(jìn)一步提高故障識別率及算法的穩(wěn)定性，在核方法與監(jiān)督學(xué)習(xí)研究的基礎(chǔ)上，提出了一種基于局部線性嵌入的核監(jiān)督方法(KSLLE)，通過核函數(shù)將數(shù)據(jù)樣本映射到核特征空間使其更具可分性，再在特征空間中進(jìn)行監(jiān)督LLE降維與分類識別。另一方面，進(jìn)一步結(jié)合MLLE與監(jiān)督學(xué)習(xí)思想，提出一種監(jiān)督均勻化距離的局部線性嵌入算法(SMLLE)，首先采用均勻化距離度量使樣本分布均勻，再通過監(jiān)督學(xué)習(xí)增加樣本點(diǎn)的類別信息，使類內(nèi)聚集而類間分散，從而更有效的進(jìn)行分類。最后，將LLE、SLLE、KSLLE、SMLLE進(jìn)行故障識別率的分析比較。 4)考慮到不同故障類型存在不同的多流形子空間中，將流形學(xué)習(xí)從單流形擴(kuò)展到多流形，提出一種基于局部線性嵌入的多流形故障診斷方法，構(gòu)建多流形LLE框架，利用多LLE分別提取數(shù)據(jù)集在其不同本征維數(shù)流形上的特征，通過特征向量的聚類中心與故障新樣本的距離比較，，進(jìn)行判別分類。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證算法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：流形學(xué)習(xí) 局部線性嵌入 特征提取 維數(shù)簡約 分類識別
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH165.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 存在的問題13-14
• 1.4 課題研究主要內(nèi)容14-16
• 第二章 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)故障模擬實(shí)驗(yàn)16-25
• 2.1 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)故障模擬實(shí)驗(yàn)臺搭建16-18
• 2.1.1 綜合故障模擬實(shí)驗(yàn)臺16-17
• 2.1.2 振動信號采集系統(tǒng)17-18
• 2.2 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)故障實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)18-20
• 2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理20-23
• 2.3.1 信號的時(shí)頻特性20-22
• 2.3.2 振動信號數(shù)據(jù)融合22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第三章 基于均勻化距離的局部線性嵌入故障診斷25-39
• 3.1 流形學(xué)習(xí)概述25-27
• 3.2 均勻化距離的 LLE 算法27-33
• 3.2.1 LLE 算法思想與步驟27-29
• 3.2.2 均勻化距離的 LLE 算法思想與步驟29-33
• 3.3 基于均勻化距離 LLE 的故障診斷33-34
• 3.4 故障識別率隨參數(shù)的變化34-37
• 3.4.1 近鄰點(diǎn)數(shù)的變化34-36
• 3.4.2 嵌入維數(shù)的變化36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-39
• 第四章 基于核方法與監(jiān)督學(xué)習(xí)的局部線性嵌入故障診斷39-51
• 4.1 監(jiān)督局部線性嵌入算法39-40
• 4.1.1 監(jiān)督學(xué)習(xí)39
• 4.1.2 監(jiān)督 LLE 的思想及步驟39-40
• 4.2 核監(jiān)督局部線性嵌入算法40-45
• 4.2.1 核的理論及方法40-42
• 4.2.2 核監(jiān)督 LLE 的思想及步驟42-45
• 4.3 監(jiān)督均勻化距離的局部線性嵌入算法45
• 4.4 基于 SLLE、KSLLE 與 SMLLE 的故障診斷45-49
• 4.5 本章小結(jié)49-51
• 第五章 基于局部線性嵌入的多流形故障診斷51-58
• 5.1 多流形學(xué)習(xí)方法51-52
• 5.2 基于局部線性嵌入的多流形思想構(gòu)建52-53
• 5.3 基于局部線性嵌入的多流形算法53-54
• 5.3.1 流形距離度量53-54
• 5.3.2 算法步驟54
• 5.4 基于局部線性嵌入的多流形故障診斷54-57
• 5.4.1 數(shù)據(jù)構(gòu)建預(yù)處理54-55
• 5.4.2 故障診斷分析55-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-61
• 6.1 論文總結(jié)58-59
• 6.2 研究展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-66
• 附錄：攻讀碩士學(xué)位期間主要研究成果目錄66

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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2 潘志松,陳松燦,張道強(qiáng);原空間中的核SOM分類器[J];電子學(xué)報(bào);2004年02期

3 羅磊;李躍華;;基于LLE的分類算法及其在被動毫米波目標(biāo)識別中的應(yīng)用[J];電子與信息學(xué)報(bào);2010年06期

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6 黃添強(qiáng);李凱;鄭之;;有監(jiān)督的噪音流形學(xué)習(xí)算法[J];廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

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9 蔣潤;周激流;雷剛;李曉華;;基于有監(jiān)督流形學(xué)習(xí)的正交投影降維[J];計(jì)算機(jī)工程;2009年23期

10 王立志;黃鴻;馮海亮;;多線性局部與全局保持嵌入在高光譜遙感影像分類中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2012年06期

本文編號：760930