智能优化算法在转子故障诊断中的应用方法研究

【摘要】转子系统是旋转机械的核心部件,因此对其运行状况实施智能故障诊断决策意义重大。粒子群算法、杂草算法与人工神经网络是三种典型的智能算法。本研究针对转子振动信号具有准周期性,而有效信号易被噪声严重干扰的特点,以及针对神经网络进行故障模式辨识时网络结构冗余、训练易陷入局部极小等具体困难,在对国内外故障诊断研究现状进行分析和总结的基础上,利用智能优化算法对转子振动信号智能消噪滤波与智能模式识别问题进行了研究。所开展的具体研究工作情况和得到的结论如下：1)针对转子系统故障信号中背景噪声带宽较大且与有效信号频带产生重合的现象,联合谱减法、最小均方算法及粒子群优化方法,提出一种PSO(ParticleSwarmOptimization)-SSLMS(SpectralSubtraction;LeastMeanSquare)转子故障信号消噪方法。该方法具备参数少、易于控制,收敛速度快,可有效避免LMS对宽频信号的不稳定性的特点。对模拟信号处理的结果显示,该混合算法组织合理,性能优越,用于实验转子故障信号消噪滤波,也能够获得有效的转子本真准周期性谐波信号,PSO-SSLMS更适合用于转子故障信号处理。2)用一个工程优化实例验证了经典IWO(InvasiveWeedOptimization)搜索性能之后,对IWO做出了适用于神经网络优化的改进。提出的新算法将多种结构的神经网络权值阈值编码为不同维度的杂草种子,实现了神经网络权值阈值与结构的同时优化。将该方法应用于转子系统故障分类问题,实验结果表明该方法可以在结合BP算法优势的同时还能够有效优化神经网络各参数。由此,得到一种分类精度高、结构最简并且泛化能力强的神经网络故障分类器。3)将上述算法嵌入C#语言编写的转子故障智能诊断系统,进行振动信号的实时显示、滤波、模式识别工作,该系统具有一定工程应用价值。智能优化技术在故障诊断领域带来了研究热潮,在混合智能算法的通用性方面值得进一步深入地研究。
【作者】孟昭燃；
【导师】赵荣珍；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】转子系统；故障诊断；智能优化；最小均方滤波；神经网络；

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