CNN-LSTM深度神经网络在滚动轴承故障诊断中的应用

针对大数据下的滚动轴承振动信号自适应故障特征提取与智能诊断问题,提出了一种结合卷积神经网络(CNN)与长短时记忆网络(LSTM)的故障诊断模型。首先通过网格搜索算法寻找到当前模型的最优初始参数;然后以原始一维振动信号作为模型的输入,利用网络CNN层自适应提取短时特征信并降维后作为LSTM层输入;接着利用LSTM层学习特征信息并训练神经网络模型;最后,网络输出层利用Softmax函数实现多故障模式识别,完成故障诊断。使用Spectra Quest机械故障综合模拟试验台实测数据集对模型进行验证,试验结果表明,与多层感知器、LSTM网络以及经典的LeNet5、AlexNet、VGG相比,所提出的CNN-LSTM模型的分类平均准确率可达99%以上,且模型结构比其他模型更简单,训练时间更短;同时,通过K折叠交叉验证算法对模型进行评价,结果表明CNN-LSTM模型计算误差较小且网络训练充分,未出现过拟合或欠拟合情况。     

基于小波与嵌入式零树编码的锈蚀图像压缩方法

为了提高高分辨率锈蚀图像的传输效率和处理速度,设计了一种基于小波和嵌入式零树编码的锈蚀图像压缩方法.首先,将原始锈蚀图像的RGB颜色空间转换为YCbCr颜色空间,并对Y、Cb、Cr三通道分量进行小波分解,得到对应的小波系数;其次,结合对比敏感度函数对不同子带的小波系数进行加权处理,利用嵌入式零树算法对小波系数进行量化和编码得到码流;最后,对码流依次进行解码、反量化和逆变换,得到Y、Cb、Cr颜色空间的重构图像,并将其还原至RGB颜色空间,得到压缩后的图像.实验结果表明,本文算法与传统压缩算法相比,能有效降低图像的储存空间,减少细节丢失,保证了压缩后的图像质量,在压缩比和图像质量上都有较大提高,更适用于工业领域锈蚀图像的压缩.     

在截尾数据下的运行可靠性评估及其在数控刀具上的应用

根据实际机械生产过程中设备的全寿命数据集不易获取以及性能退化数据难以在线监测的情况,提出了一种在只有少子样的截尾数据时利用设备运行状态信息来对单个设备的运行可靠性进行评估的方法。在该方法中,首先从设备的振动、电流信号中提取并优选出几项退化特征量;其次针对截尾数据,采用了高斯过程机械学习法拟合预测出设备失效时的各项退化特征指标值;然后以这些特征指标值为输入,借助于分布假设、贝叶斯推理,构建了一个运行可靠性的评估模型;最后通过数控刀具的失效实验对该方法进行了验证。结果表明:预测精度可以达到3%。此结果证明了该方法的可行性和有效性。     

采用品质因子优化和子带重构的共振稀疏分解滚动轴承故障诊断方法

针对强背景噪声下的滚动轴承早期故障诊断问题,提出了一种融合遗传算法品质因子参数优化、子带重构共振稀疏分解(RSSD)和小波变换的故障诊断方法。该方法以滚动轴承早期故障振动信号RSSD低共振分量峭度指标作为目标函数,利用遗传算法对品质因子参数组合进行优化选择。依据能量分布占优原则对低共振分量进行主子带重构、减少噪声干扰且增强故障信号冲击特征。借助小波分析局部优化和多分辨的特性,对重构低共振分量进行多尺度小波分解,提取轴承故障特征且深度挖掘轴承故障特征信息。通过滚动轴承的2种不同类型故障诊断实例表明,与一般RSSD方法相比,该方法具有更强的削弱背景噪声影响、凸显微弱故障特征的能力。     

最大重叠离散小波包变换边际谱特征在齿轮故障诊断中的应用

针对齿轮故障振动信号多分量频带重叠引发的故障模式混淆问题,提出一种基于最大重叠离散小波包变换(MODWPT)边际谱特征和粒子群优化-支持向量机(PSO-SVM)的故障诊断方法。为了减少谐波及噪声对故障模式分量分离的干扰,首先利用MODWPT将采集到的实验信号进行5层分解,得到32个分量,通过频带能量占优方法,筛选出前16个分量,用来构造信号的希尔伯特边际谱;然后,将提取的边际谱特征代入PSO参数优化后的SVM,对故障类型进行识别。仿真信号分析结果表明,MODWPT边际谱在抗模式混叠、抗边界效应和频率提取准确性方面都要优于EMD方法。通过对6种不同类型的齿轮故障信号进行分析,MODWPT边际谱归一化特征具有明显的故障类型分层现象,对齿轮故障的识别准确率达到98%,说明该方法具有较强的故障诊断能力。     

航空发动机转子轴承运行可靠性评估方法

为了提高少失效或零失效数据条件下的航空发动机轴承运行可靠性评估精度和可信性,提出了一种基于比例协变量模型(PCM)和Logistic回归模型(LRM)混合的可靠性评估方法。首先对轴承运行过程中的监测数据进行信号分析,提取状态特征指标,结合失效阈值确定设备状态,利用LRM先求解轴承的初始可靠性,进一步求解出轴承的初始故障率和基本协变量函数;然后与PCM相结合,通过响应协变量和基本协变量函数对系统故障率函数进行不断更新,动态揭示状态监测数据与可靠性的映射关系;最后利用更新后的故障率函数对航空发动机轴承进行运行可靠性评估。试验结果表明:该方法不需要人为确定基本协变量函数,避免了主观选择差异带入的估计偏差,所确定的寿命误差在5%以内,为少失效或无失效条件下的运行可靠性评估提供了一种新的手段。     

对压铸机合模机构的结构分析

文章以合模机构所能产生的锁模力为研究对象,通过对合模油缸与机铰进行力学分析,增进了对压铸机合模机构的了解,并对现有压铸机的设计提出一些改进意见。     

基于小波和分块同态滤波的变光照图像增强方法

为提高变光照情境下图像质量,针对部分图像存在亮度不均、对比度低的问题,提出了基于小波与分块同态滤波的图像特征增强算法.首先将图像从原始色彩空间转换为H SV空间,以图像亮度分量V作为增强对象;然后利用小波变换代替分块同态滤波中的传统傅里叶变换对亮度分量分解,并对小波分解的子图像进行分块后进行高通滤波处理,对滤波后的图像...