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《燕山大学》 2011年
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核主元分析及证据理论的多域特征故障诊断新方法研究

吴胜强  
【摘要】:随着现代液压系统向快速、大功率、高精度的方向发展,机电装备液压系统的功能越来越复杂,结构越来越庞大,不确定因素和不确定信息充斥其间。建立完善的装备液压系统维修管理体制,是降低装备故障率、提高生产率的重要手段。液压系统的早期故障检测与诊断是装备维修管理体制中“预知维修”的核心问题。近年来,智能故障诊断理论与技术发展迅速,能够对特定环境下的诊断对象进行准确的故障模式识别和预报。但是智能故障诊断领域还存在一些难题,如传感器自身的局限性,诊断对象的动态时变性,单源信号诊断信息的不完备性,装备故障常表现为多种故障的复合性等,这些都严重制约着智能故障诊断理论和技术的发展。 本文对核主元分析(KPCA)方法和D-S证据理论基本原理进行了研究。利用小波包滤波去噪的包络解调法进行信号处理,提出了基于声音信号KPCA和指数加权动态KPCA的故障诊断方法。研究了基本概率分配的确定方法,提出了集成支持向量机(SVM)与证据理论的多源信息融合故障诊断方法,该方法充分利用了各信息源的冗余互补信息,能大大提高诊断确诊率,降低诊断的误报和漏报率。试验过程中设置了泵的多种复合故障类型,把复合故障看作一种特定的故障模式,利用SVM与证据理论的融合方法对其进行直接诊断。 本文主要进行了以下几个方面的工作: (1)为确保故障特征信息的完备性,从时域、频域和时频域中提取16个参量构建出了液压泵故障诊断的多信息域特征向量。在分析小波包和Hilbert包络解调的基本理论的基础上,提出了基于小波包滤波去噪的包络解调信号预处理方法,并用于采集到的振动和声音信号的处理。信号各频带的能量分布包含着丰富的故障信息,利用小波包分解的频带能量特征提取方法提取8个时频域的特征参量。提取了液压泵的松靴、滑靴磨损、中心弹簧失效和斜盘磨损4种常见故障下的5个时域无量纲参量(峰值指标、波形指标、脉冲指标、裕度指标和峭度指标)和3个频域特征参量(重心频率、均方频率和均方频率),并系统地分析了这8个时、频域参量对4种常见故障的敏感度。 (2)提出了利用泵运行声音信号KPCA的故障诊断方法。阐述了KPCA法的基本原理及其应用于故障诊断时的基本步骤,给出了声音信号的预处理过程,提取了由时域、频域和时频域参量共同构成的多域特征向量,利用KPCA法进行了故障诊断。分别与单纯时域、频域和时频域参量的特征向量诊断结果进行了对比,并与利用泵端盖振动信号故障诊断的结果进行了对比。 (3)提出了指数加权动态KPCA的故障诊断方法。针对液压泵运行状态具有动态时变性的特点,采用滑动时间窗口的数据更新方法,利用新数据建立了新核主元模型,引入了指数加权因子,由新模型和旧模型加权共同构造出了具有动态自适应性的诊断模型。阐述了该方法的建模和诊断步骤,利用振动信号完成了泵的故障诊断。讨论了加权因子取值对诊断结果的影响,并与传统的核主元方法得到的诊断结果作了对比。 (4)提出了集成SVM与D-S证据理论的多源信息融合故障诊断方法。利用SVM确定了基本概率分配,给出了证据理论诊断故障的基本步骤,监测了泵出口压力,x、y、z向振动和声音的5通道信号,设置了故障模式的识别框架,设定了采集参数,通过对各通道信号的预处理,提取了多域特征向量,实现了对液压泵的多种故障诊断。与已有的BP神经网络确定基本概率分配的方法作了对比,并研究了在缺失某一通道信息时,该方法的容错能力。 (5)对液压泵的复合故障进行了直接诊断。试验时设置了泵的多种复合故障类型,把复合故障看作一种特定的故障模式,利用SVM与证据理论融合的方法对其进行了故障诊断。 (6)提出了基于虚拟仪器的试验系统组成方案,搭建了5通道轴向柱塞泵运行状态监测系统。选择泵的3个相互垂直方向的振动信号,以及声音信号、出口压力信号作为监测信号,分析了泵的各种故障状态的振动特征频率范围和故障分析频带,选择了合适的传感器,研究了如何合理选择振动传感器和声级计的测点。设置了泵多种故障模式和相应采集参数,为各种故障诊断方法进行诊断奠定了基础。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH165.3

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢春丽,夏虹,刘永阔;多传感器数据融合技术在故障诊断中的应用[J];传感器技术;2004年04期
2 朱大奇,于盛林;基于D-S证据理论的数据融合算法及其在电路故障诊断中的应用[J];电子学报;2002年02期
3 谭逢友;卢宏伟;刘成俊;何玉林;任蜀焱;;信息融合技术在机械故障诊断中的应用[J];重庆大学学报(自然科学版);2006年01期
4 何清波;冯志华;孔凡让;;设备噪声监测中主分量的特征表示[J];光学精密工程;2006年06期
5 王壮,胡卫东,郁文贤,庄钊文;数据融合中的Dempster-Shafer证据理论[J];火力与指挥控制;2001年03期
6 张艳军,王启龙;液压系统故障诊断方法的探讨[J];煤矿机械;2005年06期
7 邵国友,孙延永,周德廉;空压机齿轮变速箱噪声的倒频谱分析法[J];煤矿机械;2004年06期
8 潘巍,王阳生,杨宏戟;D-S证据理论决策规则分析[J];计算机工程与应用;2004年14期
9 李巍华,廖广兰,史铁林;核函数主元分析及其在齿轮故障诊断中的应用[J];机械工程学报;2003年08期
10 贺尚红,钟掘;基于调制函数法的线性连续动力学系统参数模型估计[J];机械工程学报;2003年12期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 肖小锋;蔡金燕;李文钊;;基于证据理论的多诊断智能体解的综合方法[J];兵工学报;2006年04期
2 何兵;基于分类及不确定墒的DS证据合成及判决方法[J];北京航空航天大学学报;2003年10期
3 马纪明;付永领;高波;;基于定量反馈理论的EHA控制器设计[J];北京航空航天大学学报;2006年05期
4 彭涛,谢勇;包装过程的故障检测与诊断[J];包装工程;2002年03期
5 李春光,刘国栋;基于D-S证据理论的移动机器人多传感器信息融合方法研究与应用[J];传感技术学报;2003年04期
6 郑德忠,葛文谦;基于数值优化的改进BP算法在旋转机械故障诊断中的应用[J];传感技术学报;2005年03期
7 刘俊,付敬奇,董新平;数据融合在目标识别中的应用[J];传感器技术;2001年06期
8 田亮,曾德良,刘鑫屏;数据融合方法在火灾监测系统中的应用[J];传感器技术;2003年09期
9 李斌,陈以;D-S理论在多传感器短临震预报中的应用[J];传感器技术;2005年11期
10 王英健,戎丽霞,唐贤瑛;基于矩阵分析和D-S证据理论的时空数据融合及目标识别[J];长沙交通学院学报;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王前东;陈怀新;;多源信息的快速融合处理技术[A];中国雷达行业协会航空电子分会暨四川省电子学会航空航天专委会学术交流会论文集[C];2005年
2 罗翠华;张威;古天祥;;数据融合技术在分布式测控系统中的应用[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
3 何华锋;胡昌华;叶雪梅;;基于模型的鲁棒故障检测残差分析与评价[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
4 宁可庆;汪家升;彭月祥;;用于多传感器信息融合的人工神经网络故障分类器[A];第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会(MCMI'2007)论文集(下册)[C];2007年
5 杨盘洪;朱军祥;赵建安;杨静;;机动目标跟踪的模糊变结构交互多模算法[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
6 郭尊华;李少洪;;高分辨率距离(HRR)像识别方法综棕[A];中国航空学会信号与信息处理专业全国第八届学术会议论文集[C];2004年
7 宫能春;李永生;;空压机组共振故障的一次诊断实践[A];2005中国钢铁年会论文集(第4卷)[C];2005年
8 康兴无;高鑫;王汉功;;基于DataSocket的虚拟仪器技术在设备远程状态监测与故障诊断中的应用[A];设备监测与诊断技术及其应用——第十二届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2005年
9 彭敏放;何怡刚;沈美娥;吕敬祥;;容差模拟电路的故障检测与定位研究[A];第四届中国测试学术会议论文集[C];2006年
10 徐冬芳;邓飞其;;基于多传感器数据融合的智能故障诊断系统[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
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1 窦春霞;基于信息融合的电力系统故障检测及稳定控制研究[D];燕山大学;2005年
2 丁浩;新型信息处理技术在气液两相流流型辨识中的应用研究[D];浙江大学;2005年
3 孙颖楷;内燃机智能故障诊断系统的研究及应用[D];重庆大学;2001年
4 孙涛;基于数据融合技术的两相流流型辨识与流量测量方法研究[D];浙江大学;2002年
5 吴振锋;基于磨粒分析和信息融合的发动机磨损故障诊断技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
6 卢学军;汽轮发电机组故障诊断系统中几个关键技术的研究[D];浙江大学;2001年
7 王志鹏;基于信息融合技术的故障诊断方法的研究及应用[D];大连理工大学;2001年
8 崔博文;电动机变频调速系统故障检测与诊断技术研究[D];西北工业大学;2002年
9 朱大奇;航空电子设备故障诊断技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
10 芦丽明;蝇复眼在导弹上的应用研究[D];西北工业大学;2002年
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1 李君;基于变换域分析的发动机异响故障诊断研究[D];吉林大学;2006年
2 张新明;声发射技术在滚动轴承故障诊断中的应用[D];清华大学;2006年
3 王耀龙;基于油中溶解气体分析的电力变压器故障诊断[D];广西大学;2005年
4 史永奇;现代机载雷达系统信息融合算法的研究[D];西北工业大学;2005年
5 武万峰;数据融合技术与GIS在水质管理信息系统中的应用研究[D];河海大学;2005年
6 王超;燃料电池发动机控制系统及其信息融合技术的研究[D];武汉理工大学;2005年
7 史龙伟;基于数据融合的屋顶网架结构故障诊断研究[D];武汉理工大学;2005年
8 张建伟;某型伺服机构计算机测控试验系统设计[D];西北工业大学;2004年
9 李红梅;基于模型的机械设备事故报警方法的研究[D];河北农业大学;2001年
10 张锐;基于人工神经网络理论的机械故障诊断技术研究[D];东北林业大学;2001年
【同被引文献】
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1 戴吾蛟;丁晓利;朱建军;陈永奇;李志伟;;基于经验模式分解的滤波去噪法及其在GPS多路径效应中的应用[J];测绘学报;2006年04期
2 徐为民,童芜生,王自成;单轴压缩下岩样破坏过程中的发光现象[J];地震;1984年01期
3 孙正江,王丽华,吴忠良;岩石破裂过程中的低频电磁辐射[J];地震;1986年04期
4 李丽娟,郑红星;华北典型河流年径流演变规律及其驱动力分析——以潮白河为例[J];地理学报;2000年03期
5 窦林名,何学秋;冲击矿压危险预测的电磁辐射原理[J];地球物理学进展;2005年02期
6 徐为民,童芜生,吴培稚;岩石破裂过程中电磁辐射的实验研究[J];地球物理学报;1985年02期
7 孙正江,王丽华,高宏;岩石标本破裂时的电磁辐射和光发射[J];地球物理学报;1986年05期
8 郭自强,尤峻汉,李高,施行觉;破裂岩石的电子发射与压缩原子模型[J];地球物理学报;1989年02期
9 朱元清,罗祥麟,郭自强,赵志光,祝中伟;岩石破裂时电磁辐射的机理研究[J];地球物理学报;1991年05期
10 郭自强,罗祥麟,钱书清,赵国芳,郭子琪,陈国华,全力民,阎恒庄;矿山爆破中的电磁辐射[J];地球物理学报;1999年06期
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1 张海勇;基于局域波法的非平稳随机信号分析中若干问题的研究[D];大连理工大学;2001年
2 胡茑庆;转子碰摩非线性行为与故障辨识的研究[D];国防科学技术大学;2001年
3 潘立友;冲击地压前兆信息的可识别性研究及应用[D];山东科技大学;2003年
4 史玉峰;数字信息模式识别理论及其应用[D];山东科技大学;2003年
5 崔雪梅;以复小波提取局部放电信号特征的原理及方法研究[D];重庆大学;2004年
6 李晓辉;基于非线性方法的雷达目标识别研究[D];国防科学技术大学;2004年
7 张丽新;高维数据的特征选择及基于特征选择的集成学习研究[D];清华大学;2004年
8 李小平;智能信号分类方法研究[D];西安电子科技大学;2004年
9 李洪;冲击矿压前兆信息的混沌预测及模式识别研究[D];山东科技大学;2006年
10 赵春晖;数字形态滤波器理论及其算法研究[D];哈尔滨工业大学;1998年
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1 张杰;基于数学形态学的故障行波测距方法研究[D];昆明理工大学;2005年
2 杨勇;煤岩电磁辐射机理及在冲击地压预测中的应用研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
【二级参考文献】
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1 鞠万群,韩秋实;基于神经网络与规则库的故障诊断专家系统[J];北京机械工业学院学报;2001年01期
2 魏春岭,张洪钺;多传感器斜置系统故障检测的奇偶向量补偿方法[J];北京航空航天大学学报;2001年06期
3 张建华,王占林;基于模糊神经网络的故障诊断方法的研究[J];北京航空航天大学学报;1997年04期
4 王国锋,王子良,秦旭达,王太勇;基于小波包和径向基神经网络轴承故障诊断[J];北京科技大学学报;2004年02期
5 戴忠健,苏利敏;基于遗传算法的网络故障诊断专家系统的设计与实现[J];北京理工大学学报;2005年01期
6 李夕兵;张义平;刘志祥;左宇军;王卫华;;爆破震动信号的小波分析与HHT变换[J];爆炸与冲击;2005年06期
7 徐全军,刘强,聂渝军,张庆明,恽寿榕;爆破地震峰值预报神经网络研究[J];爆炸与冲击;1999年02期
8 吴吉平,吴运新,隆志力;基于模糊数学的故障诊断专家系统的设计和实现[J];包装工程;2003年02期
9 谢春丽,夏虹,刘永阔;多传感器数据融合技术在故障诊断中的应用[J];传感器技术;2004年04期
10 吴宏岐;周妮娜;张小娟;高蕊;;信息融合的故障诊断技术及应用[J];传感器与微系统;2006年09期
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1 高英杰;轧机AGC液压系统故障诊断技术的研究[D];燕山大学;2000年
2 朱大奇;航空电子设备故障诊断技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
3 陈国金;工业过程监控:基于主元分析和盲源信号分析方法[D];浙江大学;2004年
4 李宏坤;基于信息融合技术船舶柴油机故障诊断方法的研究与应用[D];大连理工大学;2003年
5 贺尚红;连续动力学系统参数模型辨识及工业试验[D];中南大学;2003年
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1 于文征;柱塞泵泄漏故障智能诊断系统研究[D];南京理工大学;2002年
2 冯海涛;基于盲分离的机械噪声故障诊断研究[D];浙江大学;2002年
3 李冲祥;神经网络和证据理论集成的数据融合故障诊断方法研究[D];燕山大学;2003年
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1 赵宏伟;张清华;夏路易;;证据理论在旋转机械并发故障诊断中研究的进展[J];广东石油化工学院学报;2011年04期
2 宋立军;胡政;杨拥民;温熙森;;Chu空间下的粗糙集与证据理论结合进行内燃机诊断[J];内燃机学报;2007年03期
3 张冀;王兵树;邸剑;于浩;鲁斌;;传感器多故障诊断的信息融合方法研究[J];中国电机工程学报;2007年16期
4 司爱威;冯辅周;朱栋栋;肖云魁;翁建华;;两级信息融合技术在柴油机故障诊断中的应用[J];装甲兵工程学院学报;2010年01期
5 仝磊;陈越;王直;秦琪;;基于D-S证据理论的柴油机故障诊断[J];科学技术与工程;2010年15期
6 李振中;孙玉清;陈海泉;杨海军;张勇;孙中华;;基于多传感器数据融合的液压泵故障诊断研究[J];机床与液压;2006年08期
7 齐占伟;辜承林;;基于改进的D-S证据理论在设备故障诊断中的应用[J];海军工程大学学报;2008年01期
8 杨广;吴晓平;宋业新;;粗糙集与证据理论融合的综合诊断方法研究[J];武汉理工大学学报;2009年15期
9 张平;张小栋;;证据熵在旋转机械故障诊断中的应用[J];振动、测试与诊断;2010年01期
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1 李振中;陈海泉;杨海军;张勇;王国有;孙中华;;基于多传感器数据融合的液压泵故障诊断研究[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年
2 王波;吴华丽;王灿林;;一种基于D-S证据理论的故障诊断[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
3 赵丰文;冯辅周;戴耀;司爱威;;基于信息融合的变速箱故障诊断研究[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年
4 许军;张耀辉;;信息融合算法在电气设备故障诊断中的应用[A];设备监测与诊断技术及其应用——第十二届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2005年
5 韩艳娟;宋建成;;基于信息融合技术的主通风机故障参数检测系统[A];煤矿自动化与信息化——第19届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文集[C];2009年
6 刘仁德;胡申辉;徐家倬;;磨煤机的故障诊断[A];第十届全国设备监测与诊断技术学术会议论文集[C];2000年
7 戴乐云;李建康;;振动信号时间序列建模在故障诊断中的应用[A];振动工程学报(工程应用专辑)[C];2001年
8 李晓栋;胡清华;;汽轮机故障诊断文本支持系统的研究与建立[A];2004电站自动化信息化学术技术交流会议论文集[C];2004年
9 王航;于歆杰;;遗传算法在故障诊断中应用的新方法[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
10 单鸿鹏;关月红;;频谱分析技术在滚动轴承故障诊断中的应用[A];设备监测与诊断技术及其应用——第十二届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄安华;液压制动系统的故障诊断[N];中国汽车报;2002年
2 李萍;济钢EAM离线网络点检和故障诊断管理系统开发应用[N];世界金属导报;2007年
3 胡荣山 马巍;上海海大一课题列入国家“863”计划[N];中国船舶报;2007年
4 孙建阳 刘波;小型渔船柴油机故障诊断与排除[N];中国渔业报;2008年
5 见习记者 仝亚娜;孙彦广:冶金故障诊断设备前景广阔[N];机电商报;2005年
6 小田;网卡故障诊断[N];中国电脑教育报;2000年
7 陈全东;干式复合“粘边”故障诊断[N];中国包装报;2003年
8 龚献荣;大型天然气装置实现网络化监测[N];中国化工报;2005年
9 周传勇 杜慧;济钢网络化设备点检与故障诊断管理系统上线运行[N];世界金属导报;2008年
10 汤怀京;WLAN也有“线”[N];中国计算机报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴胜强;核主元分析及证据理论的多域特征故障诊断新方法研究[D];燕山大学;2011年
2 宋其江;基于有向图模型的故障诊断方法研究及其在航天中的应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 陈非;基于过程信息融合的旋转机械信息(火用)故障诊断研究[D];华中科技大学;2010年
4 冯志鹏;计算智能在机械设备故障诊断中的应用研究[D];大连理工大学;2003年
5 何小斌;基于统计学方法的自适应过程监控与故障诊断[D];上海交通大学;2009年
6 宋凯;基于PLS的统计质量监控研究与应用[D];浙江大学;2005年
7 李敏;复杂机械基于数据的建模与故障诊断[D];太原理工大学;2010年
8 鲁峰;航空发动机故障诊断的融合技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
9 高保禄;大型复杂机电设备分布式故障诊断方法研究[D];太原理工大学;2010年
10 蒋斌;机电系统故障诊断的理论与应用研究[D];浙江大学;2002年
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1 李冲祥;神经网络和证据理论集成的数据融合故障诊断方法研究[D];燕山大学;2003年
2 陈永洲;旋转机械故障诊断多代理系统的研制[D];东南大学;2004年
3 张远;基于信息融合技术的故障诊断模型和方法研究[D];中南大学;2003年
4 王迎昌;条件证据融合方法及其在故障诊断中的应用[D];杭州电子科技大学;2009年
5 王明秀;大型汽轮发电机故障诊断专家系统诊断处理子系统的研究[D];华北电力大学;2001年
6 刘峰;基于神经网络的水轮发电机组振动故障诊断专家系统的研究[D];西安理工大学;2003年
7 许东;地空导弹混合智能故障诊断专家系统的设计与实现[D];西北工业大学;2002年
8 石金彦;基于规则的数据挖掘方法在故障诊断中的应用[D];郑州大学;2003年
9 周春健;基于小波变换的旋转机械故障诊断[D];南京航空航天大学;2004年
10 陈洁;基于Web的远程监测与故障诊断系统研究[D];武汉科技大学;2004年
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